标准的诞生与进化
文/邢强
“标准”系列导弹的诞生故事要追溯到第二次世界大战期间。日本对珍珠港的偷袭使美国和日本爆发了太平洋战争。在这场战争中，日本“神风特攻队”的自杀式袭击令美国人头痛不已。他们迫切需要一种比舰上的高射机枪更为有效的舰队防空武器，“大黄蜂计划”应运而生。以当时的科技水平来看，这个计划有着近乎疯狂的战术技术指标：要尽快研制出一款或多款能在军舰上发射、以冲压发动机为动力、以波束制导方式飞行并能在超声速的飞行状态下稳定弹体姿态的防空导弹。这是一个导弹刚刚问世不久的年代，V-2是为数不多的超声速导弹。但V-2是弹道导弹而非防空导弹。
实际上，正是这看似疯狂的“大黄蜂计划”为美国战术导弹体系夯实了基础。该计划实施初期，美国只有3个超声速风洞，而且这些风洞的尺寸无法满足舰空导弹的试验要求。到了该计划完成之时，由约翰霍普金斯大学领导的技术攻关小组已经建立起了多个大规模超声速风洞。战术导弹空气动力学在这个时期得到了系统化的发展，人们对导弹空气动力学的认识从线性阶段跃升到了非线性阶段。
1959年 ，“黄铜骑士”导弹终于完成了研制。这款以冲压发动机为动力的导弹是“大黄蜂计划”的“正统产品”。但是该导弹的发射质量为3.175吨，而且大推力冲压发动机技术复杂，只陆续装备了7艘巡洋舰就销声匿迹了。而我们本文的主人公“标准”系列导弹则是这个计划的副产品。在“大黄蜂计划”实施期间，朝鲜战争爆发了，美国海军亟需一种能够马上投向战场的舰空导弹，而此时距离“黄铜骑士”导弹问世还有4年的时间，一些有关冲压发动机的研究还处于基础理论阶段。美国海军和霍普金斯大学不得已只能用技术成熟的固体火箭发动机来取代冲压发动机，发展出了“小猎犬”和“鞑靼人”两款导弹。
“标准”的诞生
1964年12月 ，“标准”系列导弹的最早型号——“标准”1开始进入研制阶段。说是研制，实际上是对已有的“高级小猎犬”导弹和“鞑靼人”导弹进行改进。
从外形上看，“标准”-1导弹与“高级小猎犬”导弹和“鞑靼人”导弹几乎没有差别。但是它采用的自适应自动驾驶仪、全电传操纵、固态电子电路和通用发射架设计这四个创新使其立刻成为了海军的宠儿。
防空导弹自动驾驶仪的设计有一个难点，那就是这种导弹的作战高度和作战速度变化巨大。从海平面（或地平面）到最大作战高度，大气层的密度、温度差别明显，而导弹的速度则从0迅速增加到音速的2倍以上，作用在导弹上的气动力复杂多变。为了命中目标，导弹需要在所有高度和速度条件下都要有良好的稳定性和可操纵性。“标准”-1导弹的前辈们（如“鞑靼人”导弹）是这样解决这个问题的：在导弹的头锥上安装探测器，测量大气密度并计算导弹的飞行速度（类似飞机的空速管），根据这些数据来实时调整导弹的控制参数。这无疑增加了导弹的载荷和成本，而这些探测器又十分不可靠，成为了使导弹偏离目标的一大误差来源。而“标准”-1导弹的解决方案则是独创性的，它采用了世界上首台自适应自动驾驶仪。所谓自适应就是说导弹能够在不依赖外部探测器的前提下根据不同的飞行状态自动调整控制参数来使自身始终有着良好的飞行性能。这使“标准”-1导弹省掉了复杂的外部探测器，也避免了由于探测器失效而带来的制导误差。
“标准”-1导弹用直流电机来控制舵面的偏转，省去了沉重的液压系统同时提高了舵面的响应速度。该电机总是以其所能达到的最高转速来进行工作（这种工作方式被称为“Bang-Bang控制”，体现了上世纪60年代的最优控制理论的研究成果，如今已经广泛应用在了多种工业控制领域），为此设计师们为它设计了专门的离合器。这是世界上首枚采用专用离合器进行控制的导弹。
固态电子电路是那个年代的电子工业发展的成果。比起“高级小猎犬”导弹和“鞑靼人”导弹上面的用焊锡连接的电路，“标准”-1导弹的控制电路的体积减小了50%，并最终让导弹减重了45千克，可靠性则至少提升了1倍。
通用发射架实际上是“标准化”设计思路的一种拓展。从“标准”-1导弹开始，中小型舰艇也能装备舰空导弹了。“标准”-1舰空导弹、“鱼叉”反舰导弹和“阿斯洛克”反潜火箭可以由同一个发射架来进行发射，导弹的选取、装填和发射的全过程都是自动进行的。另外，原本用来发射“小猎犬”导弹和“鞑靼人”导弹的发射架只需稍加改装就能发射“标准”-1导弹。
“标准”-1导弹继承了之前型号的气动外形和发射指挥系统，研制成本大幅降低，而改进后的效果却十分好。没有高压气体和液压油的“标准”-1导弹在长期储存后也不会出现漏气和漏液的情况。大多数舰艇都不需要携带“标准”-1导弹的检修设备，因为这种导弹只要每隔3到5年做一次常规检测就可以了。
缘起于战争情况下的仓促选择，萌生于设计师对导弹空气动力学的充分自信，成长在电子元器件和最优控制理论飞速发展的时代，“标准”-1导弹就这样诞生了。“标准”-1导弹体现了“保留过去型号的优良品质，集中力量进行关键突破”的设计思路的成功。
“黄铜骑士”的研发为后续的“标准”奠定了基础。图为1963年1月，美国海军“奥尔巴尼”号巡洋舰试射“黄铜骑士”导弹（右侧两枚）和“鞑靼人”导弹（左侧一枚）。
“标准”-1导弹的性能较好，可靠性也比“鞑靼人”导弹有了大幅提高。但是，它很快就遇到了挑战。上世纪60年代中期是超低空突防战术和各型反舰导弹飞速发展的时代，携带舰空导弹的舰只不仅要保证自身的安全，还要对整个舰队的所有其他舰只负责。人们对舰空导弹的要求由“点防空能力”提升到了“区域防空能力”。“标准”-1导弹在舰艇自保方面尚能发挥一定作用，但是在保卫整个舰队的时候就显得力不从心了。
于是，“标准”-2导弹呼之欲出。在升级“标准”-1导弹的过程中，弹体的气动外形被保留了下来，设计师们仅在导引技术、信息处理技术和推进技术三个方面对导弹进行了改进就大幅度提高了导弹的拦截能力，使标准导弹开始担负起区域防空的重担。
在导引技术方面，“标准”-2比“标准”-1做得巧妙得多。它不再仅仅依靠导弹导引头的全程自主导引，而是增加了惯性制导和指令修正制导。惯性制导不依赖于任何外界信息，极大地增强了导弹的抗干扰能力，而指令修正制导可以让导弹接收来自军舰的“建议”，随时调整飞行弹道。当然，降低成本的指标在这时仍没有放松。“标准”-2并没有研发专用的火控系统，而是直接借用了看起来已略显原始的“鞑靼人”和“小猎犬”的火控系统。
在信息处理技术方面，“标准”-2导弹（尤其是其Block IV A改进型）全部换装了数字式处理器。另外，值得一提的是，“标准”-2导弹的引信开始和红外导引头以及弹上的高频近程雷达协同工作。红外导引头为引信提供视线角速度和角度信息，而雷达则提供相对速度和相对距离的信息。将这些信息融合处理之后，导弹可以自行判断最佳的起爆时机，使爆炸瞬间产生的破片对目标造成最大程度的伤害。
在推进技术方面，“标准”-2导弹对双推力固体燃料发动机和MK72推力矢量助推器的成功应用使其同时获得了很好的机动性和较远的射程。
“标准”-2导弹的多次拦截试验已被广为报道，而上述三个方面的改进也几乎是尽人皆知。但是，在武器装备升级换代的过程中，有一个瓶颈是很难突破的，那就是可靠性。如果无法将可靠性保持在一个较高的水平上，则其他所有性能的提高都将是空谈。“标准”-2导弹拥有“标准”-1导弹望其项背的区域防空能力，而与之相伴而来的则是增加了7倍的集成电路，其他电子元器件的数量也增加了70%以上。随着元器件数量的增加，导弹本身潜伏的故障隐患会增加，保证导弹可靠性的难度也会急剧增加。让实现了全弹数字化的“标准”-2导弹拥有和“标准”-1导弹相当的可靠性的难度无异于让iPhone和诺基亚3210拥有同等抗摔性的难度。
为了提高“标准”-2导弹的可靠性，设计方和制造商采用了制订更高的电子元器件采购标准和发展更加系统的可靠性理论等方法。这些方法使得可靠性较高成为了“标准”系列导弹的一个特征并影响了后续多种导弹的发展。通过大量的验收试验发现，有80%的导弹失效与电子元器件的失效有关，而有75%的电子元器件的失效事故责任来自供货商。于是，诸如美军出炉了一系列严格的质量标准，对芯片的制造作出了详细规定。这些标准至今仍是很多半导体和大型集成电路的生产规范。
美国海军“马汉”号驱逐舰上的“标准”2导弹
美国海军“菲茨杰拉德”号驱逐舰试射“标准”3导弹拦截一枚巡航导弹
当“标准”-2导弹忙着在世界各地拓展市场的时候，其改进型“标准”-3导弹的出现立刻掩盖了之前所有标准系列导弹的光芒。“标准”-3导弹将弹道导弹防御局研制的轻型大气层外动能拦截器连同第三级火箭发动机一起组装到改进型的“标准”-2 Block IV上，具备了打击大气层外目标的能力。该动能拦截器重18.5千克，装有256×256单元的长波焦平面列阵，能够捕获300千米之外的战术弹道导弹，是少有的专门为标准系列导弹研发的器件。“标准”-3的出现使舰空导弹飞跃进了反弹道导弹和反卫星的时代。
拥有在大气层外空间进行变轨和调姿能力的动能拦截弹头是人们研究和讨论的重点，但是我们不能忽略“标准”-3的多级火箭和二次点火技术。正是这些技术使“标准”-3具有了飞出大气层占领制高点的能力。多级火箭的概念很早就被提了出来，人们利用齐奥尔科夫斯基在1903年提出的火箭公式就不难推导出在现有技术条件下多级火箭在冲出大气层的飞行中的必要性。但是，“标准”-3的固体火箭发动机二次点火的技术则更进一步，赋予了拦截弹良好的作战效能。所谓二次点火技术是指“标准”-3导弹的第三级火箭拥有两次工作的时段。第一次工作10秒后，推着动能拦截器的第三级火箭已飞出大气层，此时她选择了关闭发动机依靠惯性在空间轨道上滑行，当目标和拦截弹的相对运动关系满足最优拦截算法所要求的状态时，第三级发动机会二次点火，将拦截弹头送入拦截轨道。这种间歇工作、动静结合的方式使“标准”-3导弹能够以纤小的身躯冲到以往只有大型运载火箭才能飞到的数百千米的高度，其创新性不亚于颠覆了以往防空导弹作战方式的动能拦截战斗部。
向更远处扩展
早在改进“标准”-2导弹的过程中，美国海军就发现在他们大量使用的“战斧”巡航导弹和传统舰炮的火力之间存在一个“无火力覆盖空白地带”。为了用海军军舰上大量装备的标准系列导弹来弥补这个空白，美军试着与雷神公司签订了研制对陆攻击的标准导弹的合同。
作为一款专门用来“向上打”拦截飞机乃至弹道导弹的导弹能否具备打击地面目标的能力呢？它的气动外形和制导体系是否需要做彻底改动呢？事实证明，标准系列导弹的气动外形在对地攻击型号上也无需做太大改动。这种标志性的细长鳍状翼将陪着标准系列导弹一起在对地攻击型号上做出贡献。实际上，早在1988年的两伊战争期间，“标准”-1型防空导弹就表现出了能够“向下打”的潜力。当时美国海军护卫舰在紧急情况下向以35节的速度疾驰的伊朗导弹快艇发射了三枚“标准”-1防空导弹。这三枚导弹全部直接命中，只是因为导弹装备的是防空用的破片式弹头而没有装载聚能穿甲弹头（谁也不会给一枚防空导弹装这样的弹头），伊朗快艇只是被炸毁了上层建筑没有被击沉。
为了进一步验证标准系列导弹的对地攻击能力，1997年11月下旬，一枚加装了GPS/INS模块的“标准”-2导弹飞越了100千米的距离后落到了目标附近（误差约为15米）。几次试验之后，名为“标准”-4的对陆攻击型导弹就出现了。但是因各种原因，该项目在2002年起就处于搁置状态。
真正将标准系列的打击范围大大拓展的是“标准”-6导弹。该导弹也是在“标准”-2的基础上改进而来的。她借用了AIM-120导弹的主动雷达导引头，具备打击敌方战斗机（包括直升机和无人机）和拦截陆基巡航导弹的能力。尤其值得一提的是她所带来的“超地平线打击”理念。地球是圆的，因此我们看到的地平线实际上只是我们的视线与地球表面的切点所构成的线。对于一个眼睛高度距离地面1.6米的人来说，他看到的地平线距离他仅有约4.53千米。也就是说，他无法看到4.53千米外的紧贴地面的物体。对于军舰来说，这样的问题同样存在。由于地球曲率和海面杂波的影响，舰载雷达对掠海飞行目标的探测距离十分有限。美海军现役的“标准”-2防空导弹对高空目标的最大拦截距离在200千米左右，而在打击掠海飞行目标时，其有效作战范围仅为15千米左右。要想打击更远距离的掠海飞行目标，需要有更高的“眼睛”来提供目标信息。
美国海军提出了所谓“网络中心战”的概念。通过一个名为“协同作战能力”（简称CEC）的系统，舰载雷达和预警机的机载雷达实现了信息共享，每个平台的作战单元都能通过数据链了解目标的信息。这使得“标准”-6导弹不再仅仅是一个孤立的作战单元，而是整个海军综合火力系统中的一部分。借助其他载体和平台提供的信息，“标准”-6导弹实现了对370千米范围内的低空、高空、低速和高速等“全频谱”目标的火力覆盖，为舰队甚至是沿海作战的海军陆战队提供防空保护。
2014年6月，“琼斯”号驱逐舰试射一枚“标准”6导弹。“标准”6不再是孤立的作战单元，而是整个海军综合火力系统的一部分。