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智能化的新型反舰导弹LRASM综述

2020-12-10杨宁吴艳梅

军事文摘 2020年12期
关键词:洛克希德制导马丁

杨宁 吴艳梅

1967年10月27日,埃及海军使用冥河反舰导弹击沉以色列海军埃拉特号驱逐舰,开创了人类使用反舰导弹击沉军舰的先河,从此反舰导弹正式进入海战舞台,并逐步成为海战的主角。随着导弹技术的发展,美国空军的新锐——隐身远程反舰导弹(LRASM),将反舰能力提高到了一个新境界。LRASM是美军目前最新型的多平台发射的隐身亚声速巡航导弹,具有射程远、隐身性好、抗干扰能力强、智能化程度高等特点,美军称其为“海战游戏规则的改变者”。该导弹2009年立项后发展顺利,经过10余年的研发,目前已小批量进入美国空军服役。

LRASM导弹项目发展历程

2009年,美军仅有鱼叉/捕鲸叉(AGM-84)一种反舰巡航导弹在役,其射程较短(110~240千米)、综合性能相对落后,难以有效应对假想对手日益增长的海军实力。在“亚太再平衡”战略指导下,美国着眼“空海一体战”作战需求,认识到自身提升海空军反舰作战能力的迫切需求,必须通过换装新型导弹来解决,遂着手推进LRASM导弹项目。

方案设计阶段  LRASM项目的主导单位为DARPA和海军研究办公室,承包商为洛克希德·马丁公司。开发计划分为研究设计和示范两个阶段,计划总时间为36个月。研究设计阶段为9个月,主要进行概念开发、成本估算、初步设计和分析支持等工作;示范阶段为27个月,主要进行设计方案细化与风险评估,推进系统、任务规划软件、多模传感器等关键子系统的性能验证及相关试验等工作。该项目的主要目标包括:显著增加射程,在防区外对敌进行打击;在卫星信号受干扰甚至完全屏蔽状态进行打击。LRASM项目着重研究低数据支撑下的制导能力,高度强调自主作战能力。

2009年6月,DARPA与洛克希德·马丁导弹和火控分公司签订了第一阶段合同。洛克希德·马丁导弹和火控分公司的两个团队分别负责LRASM-A和LRASM-B的设计,2010年3月,两团队分别完成初步设计方案。LRASM-A为隐身亚声速巡航导弹,基于AGM-158B增程型联合防区外空地导弹(JASSM-ER)弹体设计,两者之间85%的零部件可通用。LRASM-A保持了AGM-158B的隐身水平,新增双向武器数据链、抗干扰GPS系统、光电导引头和被动雷达制导等新技术。LRASM-B导弹为具有一定隐身能力的超声速反舰导弹,飞行速度超过马赫数4。由于技术难度高、隐身性较差等多方面原因,LRASM-B项目于2012年1月正式下马,LRASM-A成为独苗,即为目前的LRASM。

导弹试验阶段LRASM试验主要分导引头载飞、飞机发射和舰艇发射3个部分。因该弹从方案设计阶段即要求高度通用化、可多平台发射,在隐身、气动和动力等方面使用较成熟技术,且沿用了JASSM-ER导弹的弹体,故试验工作总量较少。

第一,导引头系留载飞试验。LRASM项目高度强调依靠导弹本体自主探测、处理和识别目标的能力,以提升抗干扰能力,减少对外界数据的依赖。该弹的导引头研发是整个项目最关键的环节。LRASM的多模复合导引头由英国BAE系统公司信息与电子系统集成分部研制,综合被动雷达/红外等多种探测技术。2012年7月,洛克希德·马丁公司进行了导引头通用传感器组件的首次系留载飞试验。弹载传感器在不同的高度和速度下均正确获取了濒海图像和实时目标数据,弹上信息系统成功进行了目标分类和识别。导引头的目标探测和识别能力、飞行中的可靠性以及算法的有效性在试验中得到了验证。

第二,机载发射试验。2013年3月,洛克希德·马丁公司获得了DARPA关于LRASM项目的新修订合同,计划在2013年进行3次B-1B轰炸机空射试验和2次Mk-41垂直发射系统舰射试验。

2013年8月27日,第1次飞行测试在加利福尼亚海岸穆古角靶场完成。此次试验为自由飞行过渡试验,主要目的是验证导弹的飞行特性,评估子系统和传感器的性能。试验中,美国空军第337试验评估中队的一架B-1B战略轰炸机,投放了一枚使用惰性战斗部的LRASM原型弹。导弹按照预先规划的路线切换到自主制导,自动探测到了长约80米的无人舰船机动靶标,并成功命中。此次试验完成了LRASM原型弹与B-1B轰炸机的集成,达到了预期目标。

2013年11月12日,第2次飞行测试在穆古角靶场完成。导弹通过所有预定航路点,过渡到中段制导,并根据机载传感器发送的目标信息飞往移动的海上目标,最终成功命中。导引头传感器以及沿用AGM-158B弹的组件在试射中均工作良好。2014年2月,LRASM项目由DPARA技术示范计划转变为美国海军正式计划,同年美国国防部将LRASM作为进攻性反水面作戰增量一阶段空射型号的采购型号。

2015年2月19日,第3次飞行测试在穆古角海上靶场完成。在飞行中,导弹通过武器数据链更新了打击目标。此后,LRASM项目转入型号研制阶段。

此外,在完成与B-1B轰炸机的集成后,该弹开始与F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机进行集成。2015年6月4日,在田纳西州阿诺德工程开发中心,F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机挂载LRASM在16F跨声速风洞完成了贮存分离试验,验证了挂载该武器时的气动外形。8月12日,美国海军启动了LRASM与F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机的初始集成试验。在马里兰州帕塔克森特河海军航空站,第23航空试验和鉴定中队将LRASM挂载到F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机上,准备进行第一阶段适航性测试。试验人员将采用LRASM模拟弹进行持续数年的装载和安装检查。初始集成试验用于检查导弹和飞机之间的契合度,确保携载LRASM不会对飞机产生负面影响。

2017年4月,美国海军的一架F/A-18E/F超级大黄蜂战斗机在马里兰州的帕图爱克森特河海军航空站完成了LRASM在美军现役舰载战斗机上的首次试射,成功验证了LRASM从F/A-18战斗机上投放时的空气动力学设计情况,为该弹全面整合试验铺平了道路。后来,B-1B轰炸机在穆古角海上靶场完成了LRASM首次自由飞行发射试验。这是LRASM研制过程中首次“端到端”的功能实验,导弹通过所有计划的路点,过渡到中段制导,并使用机载传感器引导飞往移动的海上目标,后下降到低空高度,在一群舰船中主动识别了特定目标,最终成功命中。

据洛克希德·马丁公司称,这是战术LRASM批产型的第一次靶试。本次实验证明LRASM具备了智能识别、自主决策、捕捉海上移动目标的能力。

2018年5月22日,B-1B轰炸机成功进行了第二次双LRASM发射试验,两枚量产型LRASM导弹均按照所规划的航路点飞行,转为中制导后,导弹根据机载传感器获得目标信息转飞向靶船,然后依靠被动雷达和红外传感器确定目标并成功命中。6月27日~8月2日,“环太平洋-2018”军演中,美军用1架B-1B轰炸机对外展示LRASM发射。12月,洛克希德·马丁公司宣布LRASM在B-1B轰炸机上达到初始作战能力。

第三,舰载发射试验。为使驱逐舰的垂直发射系统和护卫舰的倾斜发射架能够兼容LRASM,DARPA在推进空射LRASM试验的同时,从2012年就开始舰射LRASM的改装。在空射型LRASM的基础上,将弹体尾部延长,加装Mk114导弹助推器。2012年10月,洛克希德·马丁公司开始研发与Mk41垂直发射系统兼容的LRASM。

2013年6月,洛克希德·马丁公司成功在地面上完成LRASM导弹在Mk41垂直发射系统的推进试验。2013年9月,洛克希德·马丁公司在新墨西哥州白沙导弹靶场进行了LRASM助推器的飞行试验。试验中,Mk41发动机的助推器成功点火,LRASM从Mk41储运箱发射,试验表明导弹能够在不损坏导弹涂层或复合材料结构的情况下从Mk41垂直发射系统发射离开弹筒。

同时,洛克希德·马丁公司还在研究将LRASM封装后装载潜艇中发射。2016年7月3日,洛克希德·马丁公司在穆古角靶场利用海军自卫试验船的Mk41垂直发射系统成功发射1枚LRASM。试验中收集了LRASM低空动力学特性数据,使用改进的战术战斧武器控制系统加载任务数据,在动态海上环境下对运动舰船进行任务数据对准。该试验证明了LRASM在实装Mk 41 上发射已经技术成熟。

2017年7月下旬,洛克希德·马丁公司首次采用新设计的倾斜发射架在美国新墨西哥州的白沙导弹靶场成功发射了1枚LRASM验证导弹从倾斜发射架进行角度发射的能力。

主要合同  2017年7月25日,美国国防部与洛克希德·马丁公司签署首份价值8650万美元的LRASM生产合同。2018年12月,美国空军与洛克希德·马丁公司签署价值1030万美元的合同用于生产额外3枚导弹。2019年3月,为将导弹增量升级到1.1阶段,美国国防部与洛克希德·马丁公司签署价值8400万美元的不限定交付/不限量合同。2019年7月3日,美国防部授予与洛克希德·马丁公司签署价值1.75亿美元的升级合同,用于实现进攻性反水面作战(OASuW)增量1阶段的能力。美国海军2020财年预算,未来每年将出资约1.43亿美元采购48枚LRASM。2020—2022财年的研发经费计划为6500万美元、4000万美元、2400万美元。

LRASM的性能概况

基本情况LRASM命名为AGM-158C,延续JSSAM-ER(AGM-158B)的命名,现有空射和舰射两种型号,今后可能还会发展出潜射和岸射等型号。舰射型号可由通用垂直和斜架两种发射装置进行装载发射,空射型号可由B-1B和F/A-18E/F等飞机发射,B-1B战略轰炸机最大可载弹24枚,F/A-18E /F舰载战斗攻击机可载弹4枚。

据部分公开资料显示,LRASM导弹长约4.27米,质量约1134千克,巡航速度约马赫数0.9,最远射程约900千米。中段制导采用INS/GPS+数据链方式,末段制导采用多模复合制导方式(红外成像+被动雷达),引信为智能引信。

LRASM导弹的性能特点  LRASM导弹隐身性好,可多平台发射,在智能化主被动制导系统支撑下,只需概略目标指示即可完成精确打击。

高度智能化的制导方式。LRASM项目自设计伊始,就高度重视导弹在脱离体系数据支撑下的自主飞行寻的攻击的能力,通过复合制导方式和智能化的多模导引头,其可在飞行中自主规划路径规避无关舰船,智能化程度和抗干扰能力在当前全球所有反舰导弹中处于领先水平,具有十分强大的抗干扰能力。

作为美军最新型的反舰导弹,LRASM深度体现美国空海一体战和分布式杀伤等最新作战理念,该弹可依托多种卫星、直升机、舰船等多平台进行中继制导,在双向通信的数据链支持下,导弹的飞行姿态可实时调整,确保中段能够全天候掠海自控飞行。末端则依靠自身新型红外成像和被动雷达复合导引头制导自主探测锁定攻击目标。

相比当前的导弹,LRASM最先機之处在于其高度智能化的特点,依靠自身先进的弹载传感器和数据处理能力可自主进行目标探测与识别,减少甚至脱离外界信息的依赖。正常规划航迹飞行中,LRASM的被动雷达可探测感知突然开机的舰艇防空雷达,并确定威胁位置和覆盖半径,实时自主进行新的航迹规划,绕开威胁区域进行曲线飞行。LRASM飞临目标区域后,可根据一定的算法对所探测到的不同信号进行分类,逐步排除不确定区域,在复杂战场环境准确识别舰艇目标,并根据几何特征确定打击目标点。

较强的隐身性能。LRASM非常注重隐身突防能力,具有良好的雷达和红外隐身能力,LRASM-B超声速导弹项目就是因为隐身能力不足而被中止。

在雷达隐身方面,继承JASSM-ER的弹体设计具有优异的隐身基础,橄榄形头部和非圆截面弹体设计减小了接合处的角反射效应,采用内埋式进气道减少了弹体表面的突出结构,在吸波材料和隐身涂料的帮助下,雷达反射截面大幅降低。但其隐身性能主要体现在前向,无法实现全方位隐身,展开后的弹翼也是较强的雷达反射源。

在红外隐身方面,LRASM采用了特殊形状的发动机喷管,有效抑制了红外信号。此外,该弹所采用的扁平弹体表面能够与机翼紧密贴合,为今后采用保形或内埋式挂架创造了条件,虽然目前B-1B和F/A-18E/F两款载机都不是真正的隐形飞机,但通过一体化的隐身设计,还是尽可能减少了挂弹状态下的雷达反射面积,降低了被敌防空系统发现的概率。LRASM末端制导采用了红外和被动雷达复合制导,自身不发射雷达波,也有效减少了导弹自身电磁信号的外泄,减少了被被动侦测系统发现的概率。

射程远质量轻。LRASM导弹虽然牺牲了超声速性能,但兼顾了身轻和腿长,当前全球主流的远程反舰导弹都有较大的质量和体积,比如俄罗斯的宝石超声速反舰导弹,长近9米、质量超过3吨,亚声速为主的口径系列的反舰导弹质量也在2吨左右。而空射型LRASM仅1吨出头的质量、4米多的弹长即可实现上千千米的超远射程,体现出美国在航空涡扇发动机和燃料方面的科技水平。

受益于质量轻和体积小,一架B1B战略轰炸机可挂载24枚LRASM,4架出动齐射的导弹数量几乎可以让美国自身的航母战斗群的防空能力都达到饱和。依托全球的空军基地,挂载LRASM的B1机群可以威胁全球任意位置的海军舰队。一架F/A-18E/F战斗轰炸机可以挂载4枚LRASM导弹,出动8架即可进行32枚齐射。以JASSM-ER导弹926千米的最大射程计算,结合 F/A-18E/F战机制空任务的最大作战半径740千米,美航母编队可在1666千米外对水面目标发起攻击,在海战中占得先机。

较慢的飞行速度。虽然LRASM具有十分优异的性能,可也并不是无懈可击。作为一款亚声速导弹,不依靠饱和攻击的情况下突防成功率并不高。虽然LRASM导弹具备较强的隐身能力,采用掠海飞行低弹道可以大大压缩舰队防空系统发现距离,但是其全程都无法超声速飞行,且低弹道和远射程无法兼顾。末端突防速度也只有马赫数0.8(常规大气压条件约272米/秒),飞行10千米就需要36秒,只要能及时发现,留给舰队防空系统的拦截时间十分充足,在舰队防空能力未达饱和的情况下,很难突破多层次软硬结合的舰队防空系统。

应对LRASM导弹威胁的方法

射程近1000千米、抗干扰能力与隐身性极强、发射后可不需要中继制导的LRASM,依托美国海空军强大的战斗轰炸机群,能够在远离对手侦查防御区外实施自主远程饱和打击,对我海军舰艇编队具有重大威胁。只有深入研究LRASM导弹的攻击方式,才能找到有效对抗的良策,以我之长,攻其之短。

由于舰射型LRASM导弹射程较近,且非美国海军主要攻击方式,仅以空射型为例简要说明该弹攻击方式。导弹在攻击时,首先通过预警侦察系统,明确目标舰队概略位置作为导弹的目标指示。发射后导弹在空中展开折叠弹翼,建立双向数据链。当数据链被阻断,导弹可依靠自身卫星和惯导定位自主进行航路规划,飞越预先设定的航路点。在GPS 信号受到干扰时,其新型惯性导航系统(INS)可独立中段制导。接近目标区域时,导弹开启被动雷达,接收目标的雷达信号进行被动制导。末端攻击时,导弹降低高度掠海飞行进行突防。同时红外传感器开启,导弹通过对比感器获取的红外图像和预先存储的样本图片进行目标识别,确定攻击目标和打击点位直至命中。

通过简要将LRASM导弹的攻击行动划分为载机载弹飞行、导弹发射后自主飞行和末端攻击三个阶段进行分析,应在以下几个方面加强应对。

加強预警侦察能力。要想拦截导弹,尽早发现是首要条件,应加强体系建设,做好信息共享,通过卫星、远程雷达等尽可能在导弹发射前发现载机位置,为舰艇编队提供准确的预警信息。舰队自身要加强预警探测水平,提升各型警戒火控雷达的反隐身能力,发展滞空时间长、探测距离远、搜索区域大的固定翼预警机。受地球曲率影响,仅依靠舰载雷达很难发现56千米外水线掠海飞行的反舰导弹,必须依靠预警机的辅助以扩展其预警距离和范围,使用预警机下视可以大大消减LRASM导弹的隐身性能。在当前固定翼预警机缺失的情况下。需要更多预警装备来提供空中情报、监视与侦察(ISR)支持。例如高空长航时预警无人机和拖曳式天线平台都能为扩展舰艇编队预警范围提供支持。

树立主动防御思想。LRASM导弹射程远超当前我海军舰艇防空导弹的极限射程,仅靠航母自身的防御能力难以应对饱和攻击,只有树立主动防御思想,发挥非对称优势,才能避免被动挨打,在对抗中占据主动。尽管B1-B轰炸机自身没有空战能力,但依靠LRASM上千千米的射程,现有的舰载和岸基航空兵很难在其发射前对载机进行有效拦截。必须发展超远程空空导弹,扩大舰载战斗机的拦截范围,才能威胁导弹载机。当舰队受到攻击时,应扩大还击面,使用火箭军中程弹道/巡航导弹攻击载机航母平台和B1-B轰炸机的基地,始其难以组织第二波攻击。

加强末端防御系统建设。LRASM导弹隐身性强,舰队远程发现打击比较难,但其末端速度慢,近程对抗效果会更明晰。随着美军LRASM导弹采购数量不断增多,饱和攻击能力不断增强,应进一步强化舰艇的近防能力。可利用一些新型近防手段,比如水障进行防御和拦截,为舰船提供附加的防护手段。水障防御是指在利用浅水爆炸形成的水墙对来袭导弹进行拦截的一种末端防御方式。

发展智能化的对抗方法。LRASM导弹最大的特点和优势都在智能化,在智能化加持下,导弹具备了一定独立思考决策的能力,可在没有外界数据支持下进行自主攻击,故抗干扰能力极强,传统的一些欺骗压制手段对该导弹可能效果有限。对抗智能化的导弹,要使用智能化的方法,针对其特点对症下药。要主动研究该导弹智能化程序的算法特点,寻找其信息系统漏洞,使用特定的诱骗干扰手段。例如模拟雷达信号欺骗其被动雷达,发展新型红外诱饵诱骗其红外导引头、采取新型手段干扰其惯性制导系统工作等都是对其进行有效干扰的方法。

责任编辑:葛妍

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