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美国弹道导弹防御系统评估

2017-02-25 17:18:49 《现代军事》 2016年6期

杨云翔 齐艳丽

2015年3月,美国国防部作战试验与评估办公室发布了《2014年弹道导弹防御系统评估报告》,对2013年10月1日至2014年12月31日期间的美國弹道导弹防御系统的研制与试验进行了评估。该报告共计75页,主要包括引言、弹道导弹防御系统简介、作战有效性/适用性/生存能力评估、以及试验项目充分性等4个章节。

美国弹道导弹系统由作战系统、探测器和指挥控制系统组成,其中四大自主作战系统包括陆基中段防御系统(GMD)、“宙斯盾”弹道导弹防御系统、末段高空区域防御系统(THAAD)系统和“爱国者”系统。

2013年10月1日-2014年12月31日期间,美国共开展8次飞行试验和5次地面试验。此外,评估报告还分析了2013财年进行的FTO-01联合反导试验的试验数据。FTO-01试验是首次系统级作战试验。与之前的年度评估报告类似,本报告是基于现有的拦截试验数据以及有限建模与仿真的校核、验证与确认(VV&A)结果。

作战有效性、适用性和生存能力

近5年来,由于陆基中段防御系统连续3次失败,仍有很多问题尚未查明,因此该系统的成熟度以及验证本土防御能力的复杂性及难度并未得到提升。而区域性/战区防御系统取得了很大进步,试验成熟度和复杂度很高。表1从试验验证、技术难度、试验复杂度、作战真实程度等多个维度总结了不同能力级别的关键特性。表2基于演示验证试验和能力评估标准,对不同系统针对不同导弹目标的拦截能力进行评估,粗线框的代表已经部署的系统能力等级,标注“无”的表示不具备拦截此类目标的能力。

GMD系统

美国导弹防御局(MDA)已经验证了GMD系统的部分能力,例如拦截少量伊朗和朝鲜等国简易弹道导弹的能力,但目前还无法开展定量评估。这是由于定量分析需要大量地面试验数据,而支撑其性能评估和飞行试验的建模与仿真确认工作还没有完成。

陆基拦截弹的作战有效性和可靠性很低,MDA仍在试验中继续查找潜在的问题。在2014财年进行的FTG-06b试验中对EKV的多项改进进行了验证。在2013财年的FTG-07试验中,CE-Ⅰ型EKV出现故障,由于电池电解质泄露导致电压漂移,进而造成飞行系统计算机关闭,引起最终的杀伤器分离失败。目前,CE-Ⅰ型杀伤器软件已经完成了研发、试验和部署,它能够在电压漂移后重置和修复飞行系统计算机。此外,MDA正在研制新型电池,试验后将应用在计划2016财年交付的CE-Ⅱ1型杀伤器上。目前,对GMD系统的生存能力验证工作仍然有限,其生存能力特性主要是依赖设施测试和组件级测试,缺乏关键数据的支撑。

“宙斯盾”系统

2014财年,“宙斯盾”4.0系统和“标准-3”Block 1B拦截弹完成了初始作战试验和评估。“宙斯盾”4.0系统在试验中采用“标准-3”Block 1B拦截弹验证了在来袭导弹飞行中段拦截整体式和复杂头体分离的近程弹道导弹、简单分离式中程弹道导弹、较短射程的中远程弹道导弹的能力。然而,飞行试验和建模仿真还没有测试所有预期的导弹威胁目标类型、拦截几何条件以及突袭规模等。通过飞行试验以及维护演示验证数据分析,“宙斯盾”4.0系统达到可靠性要求,但是指挥、控制、通信、计算机和情报系统硬件的可靠性低于预期标准,并且早期飞行试验中的信号处理系统稳定性不佳,总体计算能力基本满足阈值要求。

而基于“宙斯盾”4.0系统的“标准-3”拦截弹遭遇失败,其主要原因是第三级火箭发动机出现问题。MDA成立故障评估委员会,确定了失败的根本原因,随后决定重新设计第三级发动机喷管,以提高导弹可靠性。新设计已经在2014财年初的地面试验中得到了验证。目前,还没有在恶劣环境中验证“宙斯盾”4.0系统的生存能力,如暴雨、高海况以及其他极端环境等。目前的环境试验还不能验证核和生化效应,以及在GPS系统失效环境下的情况。

THAAD系统

THAAD系统已经验证了针对大多数整体式和头体分离式近程弹道导弹和中程弹道导弹的作战能力。在2007-2013财年期间,THAAD共完成9次飞行试验,累计拦截10枚弹道导弹靶弹(包括5枚整体式近程弹道导弹、3枚简易头体分离式弹道导弹和2枚中程弹道导弹)。2009财年验证了齐射作战能力,2012财年验证了多目标同时作战能力。然而,预期能力是拦截更多复杂的近程和中程弹道导弹,甚至能够拦截射程更远、速度更快的中远程弹道导弹。

评估报告指出,目前在人员配置上,尚不能确保THAAD导弹连及时、充分地部署并作战。2014年,THAAD项目开启了31项适用性提升工作,预计2017年全部完成,其中2项正在进行中,仍然需要大量的士兵训练和装备可靠性工作。美陆军并没有针对THAAD进行充分的训练,目前仍缺乏足够的训练设备。可靠性条件测试和多次飞行试验的数据显示,THAAD系统在两次飞行试验之间的可靠性提升不稳定。并且,部队缺乏诊断性工具和设备,不能准确定位、维护和评估THAAD系统的作战状态。美MDA将开展THAAD系统自然环境测试,以发现潜在的缺陷,如在极端温度、温度骤变、湿度、暴雨、冰雪、沙尘等环境中试验。

“爱国者”系统

在拦截某些战术弹道导弹方面,“爱国者”系统满足了“性能研制文档”中全部系统效能需求。但是,针对另外一些战术弹道导弹,该系统只满足了部分需求。

1990年以来,“爱国者”PAC-3系统已经演示验证了拦截30枚近程弹道导弹靶弹的能力。2002年,成功拦截中程弹道导弹靶弹。在2003年伊拉克战争中,“爱国者”拦截了所有9枚伊拉克近程弹道导弹,但同时由于训练和系统缺陷等问题导致“爱国者”系统击落了2架友军战机。为了避免出现类似误伤事件,美国对“爱国者”系统进行了多处能力增强,并采取了9项改进措施。2012年5月-2013年1月期间开展了“爱国者”(PDB-7)版本系统的有限用户测试(LUT),但未能实现在可靠性、可维护性和可用性的作战需求。美国陆军计划于2018财年在PDB-8版本系统中使用改进的雷达数字处理器,增强其可靠性,并减少维护操作。在2012-2013财年进行的有限用户测试中,还发现随着“爱国者”系统复杂性的提升,作战人员需要更高水平的专业技能,并且需要接受更深入的培训。由于战场上需要较高的作战能力,美陆军取消了专门用于试验的爱国者系统部队。因此,与THAAD一样,不可能在接近实际作战场景下,评估培训有素的爱国者部队。缺乏训练,将增加风险,“爱国者”部队作战能力可能不会达到预期水平。爱国者系统还未能验证其在某些电磁环境下的生存能力,同时没有满足部分美国陆军核化武器局的需求。但在陆军核化武器局的支持下,美国陆军尚无需对该局要求进行验证。

C2BMC系统

有效的作战管理对一体化弹道导弹防御系统来说至关重要,C2BMC是實现系统级作战管理的主要组成部分。C2BMC 6.4是目前部署系统,由作战司令部(COCOM)和全球交战管理器(GEM)组件构成。C2BMC 6.4已经验证了为弹道导弹系统提供战场感知,以及在各组件之间传送跟踪信息的能力。C2BMC 6.4在增加了全球交战管理器组件后,具备了管理多部AN/TPY-2前沿部署雷达的能力,虽未进行飞行试验,但已在多次地面试验中验证了管理两部雷达的能力(如2014年8月美国欧洲司令部分布式地面试验、跨作战司令部弹道导弹防御作战行动的分布式地面试验以及2014年12月美国太平洋司令部分布式地面试验)。CZBMC系统还尚未验证实时交战指令能力,计划在软件改进后实现这一功能。

试验项目充分性

GMD试验项目在评估拦截中远程和洲际弹道导弹目标的作战有效性、适用性以及生存能力方面还不够完全充分。FTG-06b(2014财年)有限地验证了陆基拦截弹(GBI)的拦截能力,其试验数据有助于通过仿真手段验证未来部署与FTG-06b配置相同的拦截弹。但EKV电池、新型惯性测量组件和硬件等需要更为严格的审查过程,对于目前已部署的陆基拦截弹来说,当前试验数据并不具有代表性,同样也不能用于目前的VV&A。由于试验失败致使无法收集到中远程弹道导弹和洲际弹道导弹威胁目标动力学和特征、多部雷达建模与仿真以及大气环境的VV&A。因此,2014年的试验未能提升弹道导弹防御系统性能评估所需的多种建模与仿真能力。

区域性/战区弹道导弹防御系统自主作战系统的飞行试验较为充分,可以支持拦截近程和中程弹道导弹的系统性能定量评估。在评估中远程弹道导弹威胁目标的有效性方面,定量评估尚不充分。

建议

报告指出,MDA应该加强基于弹道导弹防御系统仿真的性能评估能力的研发重点和相关投资,包括建模与仿真的VV&A以及开发出高逼真和具有数据统计意义的导弹防御系统级性能评估的能力。

GMD系统

为提高和演示验证作战型陆基拦截弹的可靠性和可用性,MDA应:

系统升级改进已部署的EKV,直至研制并部署重新设计的杀伤飞行器(RKV);

试验装备CE-I型EKV的陆基拦截弹,实现FTG-07(2013财年)的试验目标;

将MDA独立专家小组评估报告中关于陆基拦截弹的工作原则和建议延伸拓展到弹道导弹防御系统的各个组成部分。

在更为恶劣环境下开展CE-Ⅰ型EKV的拦截试验,验证CE-Ⅰ型EKV的能力,并为CE-Ⅰ型EKV的建模与仿真提供验证数据。

加强陆基中段防御系统的生存能力测试,包括赛博安全。为获取其他生存能力数据,未来弹道导弹防御系统试验大纲中增加相关的试验、验证和演习

“宙斯盾”系统

MDA应确保对“宙斯盾”弹道导弹防御系统4.0和“宙斯盾”作战系统(ACS)基线9.C1进行充分的试验,用于建模与仿真系统的VV&A。

MDA应采用“标准-3”Block 1B型开展飞行试验以验证“宙斯盾”4.0系统拦截射程更远的中程/中远程弹道导弹靶弹的能力。计划2015财年第四季度进行FTO-02试验,验证这一能力。

MDA应在更为接近实战环境下,验证“宙斯盾”4.0系统与THAAD、PAC-3协同作战的能力。计划2018财年第4季度验证这一能力。

MDA应对“标准-3”Block 1B拦截弹重新设计后的第三级固体发动机喷管进行充分的地面和飞行试验,以验证新方案在更为恶劣作战飞行环境下的可靠性。

MDA还应在飞行试验中拦截多枚弹道导弹威胁目标的同时,验证舰艇自防御反舰巡航导弹的能力。2015财年第二季度,FTX-19试验计划将采用“宙斯盾”作战系统(ACS)基线9.C1对上述能力进行部分验证,试验中将发射3枚近程弹道导弹和2枚对空靶弹。

THAAD系统

美国陆军应进一步增强THAAD系统的训练,确保系统作战人员可随时准备作战。

THAAD系统(状态2)对一些过时的硬件和软件进行了重新设计,MDA应对该系统进行充分试验。开展THAAD的飞行试验,拦截复杂近程弹道导弹目标,提高先进算法。2015财年第四季度开展FTO-02对上述能力进行验证。

详细评估可靠性增长试验(2015财年)的数据,确定其是否满足可靠性需求,是否验证了可靠性的提升。先前的数据表明,两次飞行试验之间的性能提升还不够协调。

MDA应进行飞行试验,验证拦截中远程弹道导弹的能力。计划在2015财年第四季度的FTT-18试验中验证此能力。

在自然环境试验中识别出的问题,MDA和陆军应完成相应的重新设计和改进,以防在后期试验中再次出现问题。

MDA应验证已批准的THAAD文档的使用情况,验证其准确性及完备性。此外,还需开展THAAD系统的电子战试验。

“爱国者”系统

美国陆军应进一步加强“爱国者”系统的训练,确保作战人员随时作战。还需进行一次拦截反辐射导弹的飞行试验,以验证其建模与仿真。

MDA应包含系统级的飞行试验,验证“爱国者”与THAAD系统之间的自动拦截协作、“爱国者”与“宙斯盾”系统问的人工或自动拦截协作,以及“爱国者”系统在THAAD和“宙斯盾”作战失败情况下,拦截目标的能力。预计2018财年第四季度开展的FTO-03 E2试验将对此能力进行验证。

美国陆军还应提高“爱国者”雷达的可靠性,并且重建专门的“爱国者”试验导弹营。

C2BMC系统

MDA应该继续研制C2BMC系统,提高弹道导弹防御系统的作战管理能力。

美国导弹防御系统应在飞行试验中,用多部前沿部署探测系统以评估C2BMC系统准确分配和融合来自多部探测源的跟踪数据。

MDA应在更真实的威胁环境下,开展分布式地面试验,评估一旦C2BMC失效时弹道导弹防御系统作战的连续性。