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美军导弹防御拦截武器发展趋势分析

2020-12-10陈翔董立勇于宁宇

军事文摘 2020年12期
关键词:空天中段反导

陈翔 董立勇 于宁宇

导弹是现代信息化条件下战争的首要杀伤利器,具有飞行速度快、打击精度高、覆盖范围大等技战术优势。为了降低导弹武器的作战效能,导弹防御系统应运而生。导弹和导弹防御系统作为攻防对抗的两端,是矛与盾的关系。

美国是最早发展导弹防御系统的国家,也是目前世界上导弹防御技术最先进的国家,其导弹防御系统主要由三大部分组成:一是侦察预警系统,由各种平台的传感器组成,是反导作战体系的“眼睛”;二是作战管理、指挥控制和通信系统(C2BMC),由不同层级的作战指挥中心组成,是反导作战体系的“大脑”;三是拦截武器系统,由导弹飞行不同阶段的拦截系统组成,是反导作战体系的“手臂”。侦察预警系统承担的任务主要是对导弹目标的搜索、探测、识别和跟踪,以及拦截武器系统完成攻击后,参与对目标杀伤评估的任务;C2BMC主要是根据传感器信息对目标进行识别、威胁等级判定,并制定任务规划以明确武器与传感器的配对关联和交战调度,是整个导弹防御的核心;拦截武器系统主要承担对目标的杀伤任务。

美国导弹防御拦截武器系统构成

拦截武器系统是美国导弹防御系统的重要组成部分,也是防空反导作战的最终执行结构。按杀伤的方式,可分为核爆拦截武器系统、动能拦截武器系统、破片杀伤拦截武器系统和激光拦截武器系统;按杀伤目标的飞行阶段,可分为助推段拦截武器系统、中段(含升弧段和降弧段)拦截武器系统和末段拦截武器系统。目前,美国已形成分段多层次的防空反导作战体系,且发展重点为动能直接碰撞杀伤,如地基中段反导系统、宙斯盾反导系统、萨德反导系统和爱国者-3反导系统。

美国助推段拦截武器现状及发展趋势

助推段又称主动段,是导弹离开发射平台至头体分离为止的一段弹道。在这段弹道上,由于发动机和控制系统一直在工作,因而称之为主动段。该段的特点为弹头和弹体未分离、目标特性大、飞行速度慢,并且对于纵深部署的弹道导弹来说,此时的飞行轨迹大部分位于射导国境内,一旦被拦截,拦截损伤和附带损伤均发生在射导国境内,是拦截效率最高也是拦截效果最理想的飞行段。但由于导弹发射的突然性、上升段时间短且目标位于射导国境内,其技术实现相当困难。因此美导弹防御局投入了大量的财力研制助推段拦截武器系统。

助推段拦截武器现状美军助推段拦截武器主要有机载拦截器(ABL)。ABL由美国空军主持,安装平台是大型宽体波音747-400飞机,发射功率达几兆瓦,射程达几百千米,作战高度约为10千米,2008年装备7套,单套造价近10亿美元。根据2010年美导弹防御局的财年预算,取消采购新型ABL机载激光器的计划。ABL可拦截250千米以外处于助推段的弹道导弹,并使导弹碎片落在敌方区域内,但是需要导弹发射的准确情报支撑和制空权的支持。

助推段拦截武器发展趋势    2016年,美导弹防御局表示将重新启动空基激光武器研发,激光武器运载平台由基于波音747-400改成了高空长航时无人机。2016年8月,导弹防御局在美联邦政府网站上发布了先进技术创新跨部门公告,寻求用于导弹防御的激光武器演示器解决方案。这是该局发展高空长航时无人机搭载高能激光反导计划的重要一步。在技术方面,主要开展激光拦截系统和电磁轨道炮攔截系统两大类,这两种新概念武器将成为美国导弹防御拦截系统的重要组成部分,并对未来防御或进攻性作战产生深远影响。

激光拦截系统逐步走向实战化。未来美军发展的激光拦截系统主要有自由电子激光武器、固态激光武器、液态激光武器和混合激光器。其中固态激光武器进展最快,接近实战化水平。这些激光武器可由陆、海、空多种平台携带,也可由舰载无人机携带。同时,随着无人机技术的发展,高性能无人机飞行高度将达18千米,可减小大气扰动对激光武器的影响,利于激光拦截的实现。

电磁轨道炮拦截系统将实现海基作战能力。美军电磁轨道炮拦截系统的发展始于2005年,主要对巡航导弹、弹道导弹和作战飞机等目标实施杀伤,具备无需装填炸药、发射和后勤保障成本低、可以同时拦截多目标等优势。在美2014财年预算申请中,美国会提出加快发展可用于战区导弹防御的电磁轨道炮计划。同年4月,美海军官员称,海军正与陆军一同研制电磁轨道炮系统模块,使其能同时适用于陆基和海基平台。5月,美导弹防御局表示,鉴于电磁轨道炮可作为一种价格相对合理的反导技术,已优先选其作为战区级舰载导弹防御装备,并预计美海军可在2020年—2025年间研制出可用于作战的电磁轨道炮武器,预计作战功率为64兆焦、速度约为8倍声速。

美中段拦截武器现状及发展趋势

中段是指发动机关机后至弹头再入的大部分飞行段,该段飞行时间长,约占全部弹道的80%~90%,该段目标速度相对稳定、航迹容易预测,因此中段拦截特别是洲际弹道导弹中段拦截是美军拦截武器系统发展的重点。

中段拦截武器现状目前,美中段拦截武器系统由陆基中段拦截武器系统和海基中段拦截武器系统组成。

地基中段反导武器系统的拦截武器为GBI拦截弹,主要是用于拦截中远程、远程和洲际弹道导弹目标,在大气层外利用直接碰撞产生的动能杀伤弹道导弹目标。GBI拦截弹由两级固体助推火箭、大气层外拦截器与地面辅助设备组成。大气层外拦截器由红外导引头、姿轨控系统、通信制导设备与弹载计算机组成,长约1.09米,最大直径0.61米,重约50千克。GBI拦截弹关机点速度约7千米/秒,主动段飞行时间约200秒,最低拦截高度约200千米,最大拦截高度约1850千米,最小作战距离约为1000千米,最大作战距离约为3000千米。

美海基弹道导弹中段反导系统主要是宙斯盾系统携带的标准-3拦截弹,用于在大气层外拦截来袭的近程和中远程弹道导弹。标准-3由三级火箭发动机、GPS/INS制导舱以及动能弹头组成。目前在役标准-3 Block ⅠA型拦截弹拦截速度3.5千米/秒,拦截高度约为80~300千米,最大射程约为1200千米。

中段拦截武器发展趋势由于弹道导弹中段飞行时间长、速度稳定、弹道易预测,因此,美军十分重视对弹道导弹中段的反导系统开发,尤其是近年来开发高性能拦截杀伤器、真假目标识别概率等技术,势必大大提高中段反导系统拦截能力的提升。

提升陆基中段反导系统拦截弹可靠度,扩大部署规模。2015年,美国导弹防御局表示,为陆基中段反导系统的拦截弹设计新型外大气层杀伤器,并为之申请数亿美元的财年预算。在改进性能的同时,美国将增加陆基中段反导系统的部署地点,美国国防部的一份声明表示,已经确定了第3个GBI拦截弹的候选部署地点,预测2020年—2025年美将部署3个GBI反导阵地,数量由现在的44枚扩展至60~70枚。

推进海基中段反导系统的更新换代,随美海军全球部署。根据美海军2015财年提出的未来造舰计划,美海军宙斯盾舰的总数量将维持在80~90艘之间,同时宙斯盾反导系统将逐步换装标准-3 BlockⅠB拦截弹。同时,美积极与日本研发标准-3 Block ⅡA/B拦截弹,预计拦截速度将达到4.5~6.0千米/秒,最大射程达2500千米以上。

美末段拦截武器现状及发展趋势

末段是指弹头重新进入稠密大气层至落地的一段弹道。当弹头高速进入大气层时,由于大气对弹头的作用不仅使弹头承受强烈的气动加热,出现高温,也将使弹头受到巨大的气动阻力,从而使其速度迅速减小。

末段拦截武器现状美军的末段拦截武器系统分为末段高层和末段低层系统,其中末段高层反导系统以萨德系统为代表,末段低层反导系统以爱国者-3系统为代表。

末段高层拦截武器的典型代表是萨德系统。萨德系统为美国导弹防御系统的重要组成部分,中文名称为“末端高空区域防御拦截系统”,主要包括拦截弹、制导车、指控系统等部分。萨德拦截弹是一种高速动能杀伤拦截导弹,由固体火箭推进系统和动能杀伤弹头组成,采用直接碰撞杀伤方式,可在大氣层内外拦截目标,具有一定的高超声速目标拦截能力。萨德拦截弹的最大拦截斜距为200千米,拦截高度为40~150千米。

美军典型的末段低层反导系统为爱国者-3系统,可拦截战术弹道导弹、巡航导弹及作战飞机。爱国者-3拦截弹采用毫米波主动雷达末制导,实施直接碰撞动能杀伤,由气动机动系统、固体火箭发动机、姿控发动机和主动导引头等组成。爱国者-3拦截弹对近程弹道导弹的拦截斜距为20千米,最大拦截高度为15千米。

末段拦截武器发展趋势目前,美军末段拦截武器系统发展最为成熟,特别是萨德系统入韩部署并形成作战能力、爱国者-3系统参与实战,均表明美军末段拦截武器的极端重要性。但是随着临近空间和高超声速武器的发展,美更为重视在现役末段拦截武器的基础之上,对其扩展相应功能以适应新型战场。

聚焦高超声速目标开发增程型萨德系统。为了应对所谓中俄新型高超声速武器威胁,2013年下半年,美开始研发增程版萨德系统(THAAD-ER)。增程型拦截弹将使用和原有拦截弹相同的发射装置和杀伤器,采用两级发动机设计和更大的助推器,使第一级能将拦截弹助推至大气层内高空或大气层外,增加第二级推进器可获得足够的转向能力或横向运动能力,用于提高拦截弹末段飞行速度和机动能力,使拦截弹快速、准确接近目标,减小高超目标实施躲避机动的窗口,届时THAAD-ER将具备拦截高超声速目标和临近空间目标的能力。

推动爱国者-3系统的持续改进和升级换代。2014年,美国陆军授予洛克希德-马丁公司生产首批90枚爱国者-3增程型拦截弹用于升级换代现有的爱国者-3拦截弹,主要改进发动机,射高和射程分别提高100%和50%,可以覆盖临近空间武器的高度范围。同时,研制爱国者-3增程型拦截弹海基型,搭配标准-2、标准-6导弹使用,提高海上末段拦截能力。

结语

未来,随着国际局势变幻和高新技术发展,美势必将进一步增加反导系统的投入经费,提升作战性能和部署规模,以达到非对称作战优势。我国在雷达技术、目标识别技术和反导武器系统研发方面起步较晚,基础相对薄弱。但是随着我国对空天防御的重视,具备强大的空天防御能力是大国地位的象征,在借鉴国外反导强国的发展经验教训的基础上,遵循“顶层合理设计与系统综合集成”相结合的建设思路,逐步构建完成兼具防空、反导、反临、防天一体的空天防御体系。

第一,加强顶层设计,打造完备的空天防御体系。根据我国战略研判和军事需求,从顶层上提出完备的空天防御体系建设规划;同时立足于我国情军情,形成明确的空天防御军事需求,持续牵引装备体系发展,逐步实现基于军事需求发展装备代替基于技术能力发展装备的模式,打造我集防空、反导、反临、防天多功能于一体的空天防御体系。

第二,依托系统融合,整合现有的空天防御装备。以现有空天防御装备为基础,通过系统融合和改造集成,构建适应我军指挥体制的国家-区域-战术三级联合作战指挥体系,实现一体化空天防御体系初步建设,高效协同陆、海、空、天、电多维空间的空天防御武器装备,实时调度情报、侦察、预警、识别、拦截和通信等作战资源,实施跨战区、多军种联合作战,形成基于现有装备的一体化体系作战能力。

第三,布局新型技术,实现主动领跑的发展模式。着眼依靠新型反导技术打赢未来信息化战争,在未来空天攻防对抗中,必须强化创新发展理念,利用联合作战实验室的前瞻性成果,通过系统仿真、作战推演、红蓝对抗等手段,积极探索重大反导前沿技术和颠覆性反导技术,努力实现从被动追赶型向主动跨越型的发展方式转变,把握发展主动权。

责任编辑:葛妍

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