股指配资开户 拆开美国AIM120导弹,发现芯片还是5微米制程,电磁屏蔽不如手机_美军_架构_设计
自1980年代首次投入使用以来,美国的AIM-120先进中程空空导弹(AMRAAM)一直被视为西方空战武器的标杆之一。尽管如此,最近披露的导弹电路板细节引起了广泛的关注和讨论。尽管这种导弹至今已被22个国家的空军采购股指配资开户,累计生产量超过4.5万枚,但令人意外的是,其电子系统仍然依赖1970年代的技术标准,其中包括采用5微米制程的芯片。这种显著的技术差距反映了美军在武器开发中独特的思维方式和决策逻辑。
AIM-120导弹的电路板采用7410芯片组
对AIM-120导弹进行拆解后,专家们发现,其电路板使用了德州仪器的标准TTL系列芯片,特别是74LS10三输入与非门。这些芯片的传输延迟为11纳秒,功耗为30毫瓦,最初的设计可以追溯到1972年。与现代智能手机主板的设计相比,这款导弹的电子设计显得相当简朴,缺乏许多现代防护技术,例如电磁屏蔽罩等。然而,这种简单设计的一个亮点是,导弹所有的手工焊点均符合军工级MSFC-STD-2216标准,且焊料的厚度严格控制在0.05至0.15毫米之间。虽然工艺上有些过时,但却确保了导弹在极端环境下依然能够保持高度的可靠性。
根据雷神公司提供的设计文档,该电子系统采用了“功能最小化”的设计理念。整个制导模块仅由37颗关键芯片组成,而与之相比,现代的导弹系统往往需要数百颗BGA封装芯片。通过这种简化设计,导弹的单点故障率成功降低了62%。美国空军2018年发布的《电子战适应性评估报告》指出,在强烈的电磁干扰下,AIM-120C7版本——这款采用传统架构的导弹——其抗干扰能力竟然比使用65纳米制程芯片的实验型号强了1.8倍。
展开剩余68%每个手工焊点的处理都异常精细,表面光滑且饱满,完全没有任何虚焊或连焊的痕迹,甚至连助焊剂的残留都几乎不可见。这种卓越的工艺保证了导弹在长期使用中的稳定性和可靠性,即便是在极为苛刻的作战环境下,也能依然如新地保持精确度。
美军曾考虑为AMRAAM更换FPGA芯片
根据导弹工程师詹姆斯·卡特在《航空武器系统演进》一书中的描述,自1996年起,美军曾对为AMRAAM更换FPGA芯片的方案进行过测试,但最终放弃了这一计划。其主要原因与作战需求的变化息息相关。自1991年以来,现代空战的交战距离从8公里增加至18公里,这意味着导弹在飞行过程中的大部分时间(约90%)都处于惯性制导阶段,末端的主动雷达工作时间通常不到2秒。在这种战术背景下,导弹系统的复杂电子设备并没有显著的性能提升空间。
此外,成本控制也是放弃这一升级计划的重要因素之一。根据美国国防部2023财年报告,采用180纳米制程的AIM-120D导弹,每枚造价已经高达120万美元,而使用旧型号元件的库存翻修弹的成本仅为27万美元。在乌克兰战场上消耗的860枚AMRAAM导弹中,78%为经过中期寿命升级(MLU)的C5版本,这些导弹的电子系统依然维持着1980年代的基本架构。
开放式射频架构的设计理念
尽管AIM-120导弹并未采用常规的金属屏蔽罩设计,这一选择实际上反映了美军在电子对抗方面深远的战略考量。洛克希德·马丁公司曾指出,现代战机的雷达峰值功率可高达10kW/cm2,而传统的金属屏蔽材料在X波段的反射性能会导致0.3到0.7dB的二次反射。因此,AIM-120导弹采用了“开放式射频架构”,结合了自适应跳频技术,每秒切换128次频率,从而显著提升了其抗干扰能力,效果比预期提高了40%。
这一设计理念在F-35的ASQ-239电子战系统中得到了延续。尽管该系统的核心处理器依旧使用90年代开发的PowerPC架构,但通过深度优化的算法,它在Red Flag军演中的电子对抗成功率高达97%。正如雷神公司技术总监马克·拉塞尔所说:“在电子战中,架构的稳定性远比制程的先进性更为关键。”
美军“下一代空空导弹”项目
目前,美军的“下一代空空导弹”(NGM)项目展示了新型导弹将采用异构计算架构的设计。具体而言,导弹的制导部分仍将使用经过核加固的老式芯片,而数据链模块则将采用7纳米制程的AI处理器。这种“双轨制”的设计方案既能确保导弹的抗干扰能力,又能够在实时目标重规划过程中,显著提升AESA雷达的性能,进一步增强其作战效能。
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