Luft-Luft-Rakete

Eine Luft-Luft-Rakete ist ein raketengetriebener Flugkörper, welcher als Kampfmittel im Luftkampf eingesetzt wird. In der Anfangsphase der Luft-Luft-Raketen im Ersten Weltkrieg und im Zweiten Weltkrieg handelte es sich um ungelenkte Raketen, die in Salven abgefeuert wurden. In den 1950er und 1960er Jahren wurden die ungelenkten Raketen durch gelenkte Luft-Luft-Raketen mit neu entwickelten Infrarot- oder Radarsuchköpfen ergänzt und schließlich abgelöst.

USAF F-15C fires AIM-7 Sparrow.jpg der US-Luftwaffe feuert eine AIM-7 Sparrow ab.]]

Geschichte

Zur Abwehr von Luftschiffen entwarf man im Ersten Weltkrieg kleine Raketen (Le-Prieur-Raketen), die von alliierten Doppeldeckern getragen wurden. Sie waren jedoch sehr ungenau und hatten eine kurze Reichweite, weswegen man sie bald durch verbesserte Munition ersetzte.

Zu Beginn des Zweiten Weltkrieges vergab das Reichsluftfahrtministerium verschiedene Aufträge zur Entwicklung von Luft-Luft-Raketen. Nach dem Einsatz eher primitiver Waffen begann 1943 die Arbeit an der Henschel Hs 117H, die auf einer Boden-Luft-Rakete basierte. Fast zeitgleich wurde die Ruhrstahl X-4 entwickelt, die eine bessere Leistung erbrachte, aber genau wie die Henschel-Rakete vor Kriegsende nie im Kampf eingesetzt wurde.

Als einzige in nennenswerter Stückzahl hergestellte und von deutscher Seite auch verwendete Luft-Luft-Rakete im 2. Weltkrieg kann die ungelenkte R4/M "Orkan" angesehen werden. Von ihr wurden bis Kriegsende 12.000 Stück produziert.

Aufbau

Der prinzipielle Aufbau einer Luft-Luft-Rakete besteht aus einem Antriebsteil, dem Lenksystem, dem Suchkopf und dem Gefechtskopf.

Antriebsteil

Die meisten Luft-Luft-Raketen werden von einem Feststoffraketentriebwerk angetrieben. Der Vorteil liegt in der besseren Handhabbarkeit (Lagerung, Montage) und Antriebsleistung des Treibstoffes, der Nachteil in der schlechten Steuerbarkeit des Schubs, da eine einmal gestartete Reaktion des Treibstoffes nicht mehr gedrosselt oder gar gestoppt werden kann. Im Einsatz sind aber auch Flüssigtreibstofftriebwerke gerade für Lenkkörper mit großer Reichweite, da hier in den Flugphasen nach dem Start und dem Erreichen der Reisegeschwindigkeit bis zur letzten Annäherungsphase die Treibstoffzufuhr gesenkt werden kann, um größere Reichweiten zu erreichen. Während der letzten Anflugphase verliert die Rakete durch heftige Nachführungsmanöver an das ausweichende Ziel viel kinetische Energie, was durch eine Steigerung der Treibstoffzufuhr ausgeglichen wird.

Die erreichten Geschwindigkeiten liegen zwischen Mach 2 und Mach 5, je nach Antriebsart, Gewicht und Einsatzzweck (Kurz-, Mittel- oder Langstreckenwaffe).

Eine Eigenschaft neuerer Antriebe ist die geringe Entwicklung von Rauch beim Verbrennen. Dies macht es den Piloten des anvisierten Flugzeuges schwierig bis unmöglich die Rakete rechtzeitig visuell zu erkennen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Lenksystem

Suchkopf

Aim 9.jpg Für den Piloten wichtig ist die Unterscheidung in Lenkkörper mit weiterer Zielführung nach dem Abschuss und solchen, die keiner weiteren Aufmerksamkeit in irgendeiner Form des Piloten oder des Waffenleitrechners des abfeuernden Flugzeuges bedürfen (die so genannten fire-and-forget-Raketen).

Vier Arten von Suchköpfen sind in Verwendung, die jeweils andere Einsatzprofile haben und unterschiedliche Taktiken erfordern:

passiver Suchkopf

Es handelt sich hierbei um ein passives Suchverfahren, bei dem der Suchkopf auf die Wärmeabstrahlung des Ziels reagiert (z. B.: AIM-9 Sidewinder). Dieses Zielsuchsystem ist meist als „fire-and-forget“-Lösung umgesetzt.

halbaktiver Suchkopf

Ein halbaktives Zielsuchverfahren, bei dem das Ziel von einer von der Rakete unabhängigen Radaranlage „beleuchtet“ wird und der Suchkopf der Rakete der an der Oberfläche des Zieles reflektierten Radarstrahlung folgt (z. B.: AIM-7 Sparrow). Da zur „Zielbeleuchtung“ zumeist das Radar des abschießenden Flugzeugs verwendet wird, was dessen Ortbarkeit enorm erhöht und sein Verbleib im Kampfgebiet erzwingt, werden halbaktive Suchköpfe in neueren Raketentypen mehr und mehr durch aktive ersetzt.

aktiver Suchkopf

Ein aktives Zielsuchsystem, bei dem der Radarsender und der Radarempfänger in der Rakete vorhanden sind (z. B.: AIM-120 AMRAAM). Auch diese Raketen sind als „fire-and-forget“-Lösung implementiert.

Hybrid-Suchkopf

Ein passiver Infrarot-Suchkopf kombiniert mit einem scharfen optischen Suchkopf. Ein Hochleistungscomputer sorgt dafür, dass das Ziel von Ködern unterschieden wird, mittels optischer Zielerfassung. Dadurch werden Gegenmaßnahmen die auf Wärmeemittierende Körper (Flares) basieren unwirksam. Beispiel: israelische Rafael Python-5 Kurzstreckenrakete.

Gefechtskopf

AIM-120 AMRAAM.jpg an einer F/A-18 Hornet montiert]] Der Sprengkopf wird durch einen Annäherungs- oder einen Aufschlagzünder ausgelöst. Raketen mit Aufschlagzünder enthalten meist kleinere Sprengstoffmengen und sind damit leichter und wendiger. Dafür müssen sie über hochwertige Zielführungssysteme verfügen. Die Schädigung erfolgt hauptsächlich durch "Durchschlagen" des Zieles und punktuelle, massive Zerstörung am Zielflugzeug bei der Explosion.

Die amerikanische "Sparrow" (AIM-7) besitzt zum Beispiel einen Annäherungszünder. Der Sprengstoff ist von Metall umschlossen, welches nach der Explosion der Ladung die Wirkungsweise von extrem schnellen Schrapnellen entwickelt. Durch die Entfernung zum Zielflugzeug kann sich die Schrapnellwolke ausdehnen und so einen größeren Raumzylinder abdecken. Ziel dieses Verfahrens ist die Flugunfähigmachung des Zielflugkörpers (nicht die Zerstörung!) durch großflächige Beschädigung der auftriebentwickelnden Oberflächen und Schwächung der tragenden Elemente der Flugzeugzelle.

Heute finden ausschließlich konventionelle Sprengköpfe Verwendung. In den 1960er Jahren jedoch verfügten die Vereinigten Staaten über einen Typ von nichtkonventionellen Luft-Luft-Raketen, die ungelenkte Luft-Luft-Rakete AIR-2 Genie mit einem ~1,5 kT Sprengkopf zur Zerstörung großer Bomberverbände.

Gegenmaßnahmen

Der erste Schritt bei der Einleitung von Gegenmaßnahmen ist das Erkennen, daß ein Flugkörper auf das eigene Flugzeug abgefeuert wurde. Es folgt die Bestimmung der Richtung und der Entfernung, sowie eine Klassifizierung der Rakete in infrarot-(IR) oder radargesteuert (R). Hierbei wird der Pilot eines modernen Kampfflugzeuges durch den Bordrechner unterstützt.

Je nach Einstufung des Lenkkörpers leitet der Pilot - so vorhanden - erste Gegenmaßnahmen durch den Abwurf von Täuschkörpern ein. Für IR-Raketen sind dies die sogenannten 'flares': kleine Fackeln aus Magnesium o.ä., die starke Hitzeentwicklung zeigen und so den Suchkopf der Rakete ablenken beziehungsweise die Wärmeabstrahlung des Flugzeugtriebwerks überdecken sollen. Radargelenkte Raketen werden durch Abwurf sogenannter Düppel (englisch: 'chaff') getäuscht, die kleine Wolken aus Metallfolienstücken bilden. Diese Wolken reflektieren die Radarstrahlung des Suchkopfes (oder des angreifenden Flugzeuges) besser als das angegriffene Flugzeug und wird mithin zum leichteren Opfer.

Moderne Luftlenkwaffen sind aber in der Lage, nach einer Weile einen solchen Täuschkörper zu identifizieren und lassen sich so nur kurzzeitig ablenken. Die Kunst des angegriffenen Piloten besteht also darin, die Abwurfgegenmaßnahmen mit anderen Methoden zu kombinieren.

Zum Beispiel durch geschicktes Manövrieren. Der große Vorteil der Rakete ist auch gleichzeitig ihr größter Nachteil: ihre Geschwindigkeit. Aufgrund der bis zu doppelten Geschwindigkeit (verglichen zu einem vor ihr fliehenden Flugzeug) erhöht sich die Trägheit der Rakete drastisch. Jedes Flugmanöver verursacht starke auf den Flugkörper einwirkende Kräfte. Im Gegensatz zum angegriffenen Flugzeug wird aber die Manövrierfähigkeit des Lenkflugkörpers nicht durch die G-Toleranz des Menschen eingeschränkt. Während die Manöver dessen auf 9G (was dem 9fachen der Erdbeschleunigung entspricht und der G-Toleranzgrenze eines durchschnittsmäßig trainierten Piloten, bevor der G-LOC eintritt) begrenzt sind, können Luft-Luft-Raketen bis zu 70G überstehen. Die Kraft ist dabei linear von der Masse, quadratisch von der Geschwindigkeit des Flugkörpers und umgekehrt proportional vom Radius der geflogenen Kurve abhängig.

Zwingt der angegriffene Pilot also die Rakete in eine enge Kurve, kann der Lenkflugkörper an seine G-Toleranzgrenze stoßen und der Bewegung des Flugzeuges nicht mehr folgen. Der Kurveradius wird für die Rakete um so kleiner und unvorteilhafter, je näher sie dem Flugzeug gekommen ist. Timing ist also der entscheidende Faktor bei den Gegenmaßnahmen.

Ein klassisches Ausweichmanöver ist die Faßrolle (engl.: 'barrel role'). Hierbei bewegt sich das Flugzeug auf einer Kreisbahn um eine virtuelle Gerade längs seiner Hauptbewegungsrichtung (also die Gerade ist immer im Mittelpunkt des Kreises), wobei die Flugzeugunterseite immer nach außen zeigt. Die superponierte Bewegung ergibt eine Spiralbahn. Kombiniert man diese Bewegung mit einer Hauptbewegungsrichtung im spitzen Winkel auf die Rakete zu, wird der Raketenleitrechner vor eine schwer zu lösende Aufgabe gestellt.