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解析S—300的更新换代及现役S—400的实际水平

2014-10-27郭衍莹

现代军事 2014年10期
关键词:现役反导防空

郭衍莹

S-300、S-400等是俄罗斯政府和军队的骄傲,光从其爱称,如S-300-2被称为“天之骄子”,S-400被称为“凯旋”等,就知道俄罗斯军人对它们的钟爱。尤其是S-400从上世纪末试验成功和问世后,备受全世界舆论和媒体的追捧。它与美国的“爱国者-3”(PAC-3)一样,被称为新一代(第4代)防空反导武器。为之呕心沥血的总设计师,被誉为俄罗斯“防空导弹系统之父”或“凯旋之父”的列曼斯基却不幸于2007年9月27日在S-400靶场因突发心梗猝死。他把一生奉献给航天事业,值得后人缅怀。

以前俄罗斯曾宣称,S-400是不容许出口的。但最近国际形势的变化,普京总统特批S-400可以向中国出口,这就引起国内外媒体的热议,且众说纷纭。多数媒体表示赞许,并且热情宣扬S-400的优势,如可拦截距离在400~600千米内的各种空袭目标,引进后可覆盖钓鱼岛海域,是当今世界上性能最好的防空导弹系统等等。也有少数文章(如中国航天报上的署名文章)对俄罗斯现役的S-400的先进性提出质疑,认为现役的装备与俄原来规划设想的,也就是宣传的相差甚远,不能算是第四代防空反导武器,是否引进不能只听俄方一家之言。有的专家还猜测,不久前俄罗斯宣布再次试验成功的S-500才是真正的第4代防空反导武器。笔者认为要解读这些问题,还得先从俄S-300历次更新换代的指导思想和改进情况说起,并认真剖析现役S-400装备的真实水平。

S-300历次更新换代的指导思想

俄罗斯的防空导弹武器,从第2代发展到第3代的S-300,其技术上有了重大突破:就是能全空域地拦截来袭的飞机,并兼有一定反导能力。美国有几位著名的世界级雷达专家,如斯科尔尼克、巴登等人对俄罗斯的防空导弹武器,尤其是它的火控雷达(相控阵雷达)做过很深入的研究,并写出一些卓有见解的论文或著作,详细分析了俄罗斯第3代防空导弹系统及其相控阵雷达的设计思想、系统特点、性能指标、关键技术等。甚至有些中国工程技术人员也常从这些著作中查找所需数据(如射频损耗为4dB等)。美国这些资深专家认为,俄罗斯首先非常重视雷达的总体设计,拥有一支优秀的总体设计师队伍,有非常明确的系统设计指导思想:就是利用系统的观念,立足国内,把本国各个研发部门提供的性能并不算高的部件,组合成主要性能突出,综合技术水平一流的防空导弹武器系统。

具体到S-300,美国专家们认为,其相控阵雷达的特点可概括为“高性能、低成本,低损耗,即“Hi Performance, Low cost, Low RF loss”。要做到高性能,就必须提倡在总体设计上尽量采用新体制,新技术,甚至打破一些经典理论的框框,另辟蹊径。但不强调具体设备一定也要采用新技术和新元器件。俄罗斯微电子技术和数字技术相对比较落后,所以S-300的有些具体设备大量采用分立元件和模拟电路(当然微波部分除外,因为俄罗斯有非常坚实的微波技术基础)。譬如一个信号处理FFT组合,用分立元件需要一个机柜,如改用专用芯片,只需一块电路板。但俄罗斯认为只要原来设备可靠、可用,则在系统更新换代时不强求各设备也要随之改进。据说还有个潜规定,系统升级时,设备的更换不得超过30%,而系统只要有新思维,新需求时就要更新换代,这种情况从S-300到-1,到-2,直至S-400,一直贯穿其中。

S-300总体设计上有很多重大的构思巧妙的首创,譬如导弹垂直发射,将搜索与制导任务分别由2部雷达承担(费用比1部综合型雷达还少),以及相控阵天线采用空间馈电方式等等。而在雷达体制上,美国专家们认为,S-300最突出的特点就是大胆采用了高脉冲重复频率(PRF)的脉冲多普勒体制,重复频率高达几百千赫兹,可称为准连续波雷达。这样可使其雷达具有在大空域内对付高速机动目标的良好性能,而且也在实践中获得成功。但欧美很多雷达专家一向不赞成地面雷达采用高PRF的脉冲多普勒体制,并在他们一些经典著作中作了详细的阐述(中国的雷达教科书也持类似观点)。但在1999年国际雷达年会上,当俄罗斯安泰设计局总师埃弗雷莫夫(Efremov)报告S-300已成功采用这种体制时,美国专家表示祝贺,巴登还公开申明收回他们的旧论点,而中国与会专家也目睹此一情景。埃弗雷莫夫还报告了因采用高PRF脉冲多普勒体制而带来的一系列技术问题,如天线收发隔离,抑制地杂波和相位噪声等,都得到很好的解决。当然俄罗斯的雷达绝非十全十美。高PRF的脉冲多普勒体制不能与频率捷变兼容,就是一个明显缺陷;因为它少了一个电子对抗的有力手段。

S-300经历过几次改进升级。从埃弗雷莫夫的报告以及简氏年鉴等文献可以粗略知道一些情况:从S-300到S-300-1,技术改进较大,其PRF由100千赫兹提高至200千赫兹。收发机方面,发射平均功率提高3分贝。接收机灵敏度提高8dBkm,使系统杀伤区由原来90千米提高至150千米。导弹由原来的5V55改为机动过载更大的48N6,处理目标速度可自1200米/秒提高至2800米/秒,这样它就在一定程度上有了反弹道导弹的能力。

从S-300-1到S-300-2的改进主要包括:主要是将原三坐标雷达和低空补盲雷达合为一部先进的C波段三坐标雷达96L6(注:原三坐标雷达ST68UM系乌克兰生产);导弹用改进型48N6E2,使杀伤区增至200千米。俄罗斯还把出口至希腊的设备称S-300-3。但从资料上和图片上看,和S-300-2似无太大差别。

新一代(第4代)防空反导武器应具有的主要特征

防空反导武器第几代如何划分,国际上并无统一见解和严格的标准。按国内外大多数专家学者的见解,像俄罗斯著名的S-300及其改进型-1、-2,美国的“爱国者”PAC-1、PAC-2等地空导弹,还有“宙斯盾”舰空导弹(用SPY-1火控雷达加“标准-2”导弹)都属于第3代防空武器,而将S-400,S-500与美国的PAC-3等归于第4代防空反导武器。第3代与第4代区别主要标志是前者只有较小的反导(反弹道导弹)能力,而后者则以反导为主要特征。不过也有些专家学者不用第几代来称呼,而对以反导为主的新一代系统直接称呼为反导武器系统。endprint

第四代防空反导武器系统极其关键的一点,就是有拦截来袭的高速、机动飞行的弹道导弹和巡航导弹的能力。这方面首先是导弹的革新和更新换代起到至关重要的作用。美国首先推出导弹的KKV技术,能做到直接碰撞来袭的导弹(零制导误差),将其击毁。KKV的技术关键是导弹前端有一系列微型脉冲发动机,它能控制燃气舵,使导弹在向前飞行时还能作快速、机动地侧向运动;技术术语称“导弹推力的矢量控制”。

图2就是具有KKV功能的美“爱国者”PAC-3导弹前部剖视图,它的前端有180个小型侧向微型脉冲发动机,可提供末端修正,机动能力比之只有舵面控制的导弹大大提高,所以PAC-3型导弹能以很大的角度进行侧向拦截。这项技术代表了当今地面防空领域精确制导技术应用的国际最高水平,然后再加上主动导引头技术(主动寻找目标,基本上“发射后不管”,雷达仅在开始一段制导)。之后美欧还对KKV技术进一步做了很多改进。因而第4代拦截弹的水平比起第3代就上了好几个台阶。

美国之所以大力发展KKV技术,是接受了海湾战争等局部战争的经验教训。大家记得,在1991年第一次海湾战争时,美国开始时宣称用PAC-2成功拦击伊拉克“飞毛腿”导弹50余枚,拦击成功率50%以上。一时名声大噪。后经不断落实,至1993年又改称拦击成功率还不到9%。因为经调研后发现,拦截弹的战斗部引爆后的碎片有的虽也击中“飞毛腿”,但威力不够,不影响对方导弹继续按原定轨道飞行;或只稍作改变,仍能击中原定目标区。这使美国人认识到,只有设法让拦截弹直接碰撞来袭的导弹,迎头痛击地将其彻底摧毁,才能真正解决问题。

KKV技术除了在美国的“爱国者”PAC-3系统中应用外,还用于“宙斯盾”舰的舰空导弹。美海军在本世纪初将同样具有直接碰撞杀伤能力的“标准-3”弹来代替原来的“标准-2”弹,尽管系统中的相控阵雷达SPY-1没做实质性的改进,但整个系统已具有较强反导能力,称之为“宙斯盾弹道导弹防御系统”。不过PAC-3弹和“标准-3”弹,作用距离仍为原来的200千米,也即雷达的视距之内。

俄罗斯原来规划和设想的S-400

俄罗斯在研发第4代防空反导武器系统时自然明白拦截弹要升级换代的重要性,所以推出2款新型导弹—射程达400千米的40N6弹和射程40~120千米的9M96E/E2弹。再加上原有48N6E2/E弹,总共可以有3种弹供选用。另外俄罗斯也认识到加强系统电子对抗能力的重要性。因为美国北约在过去几次局部战争中大量采用隐身、反辐射、施放干扰等措施,使对方武器系统迅速瘫痪。可以设想,在未来的战争中,电磁环境会更加严酷。至于地面设备包括雷达,估计不会花太大力气。当然原有的一些技术优势还会保留、继承和发扬,如高PRF的脉冲多普勒体制、96L6新型搜索雷达等。俄罗斯的媒体还曾声称:S-400将与S-300共用相同的雷达探测与制导系统。

国内外介绍S-400性能指标的资料甚多,使人眼花缭乱,且具体数据有较大出入。但按俄罗斯官方资料介绍,S-400最精彩和最吸引人们眼球的地方就是下面3条:

其一是射程达400千米以上的40N6导弹,为当今地空导弹射程之最,也是国内外媒体赞誉S-400时的头一条依据。俄罗斯媒体还特地介绍,它引进中国后可以覆盖钓鱼岛海域。

其二是中近程用的9M96E/E2弹,采用主动雷达寻的制导体制。其战斗部为具有定向爆破式杀伤功能,对中近程目标的杀伤力很接近“爱国者”的动能碰撞杀伤。再加上原S-300用的48N6弹(半主动寻的体制,具有全向破片式杀伤功能),对弹道导弹的最大拦截距离至少要比PAC-3大10~20千米。

三是抗干扰性能强,尤其是配备有米波雷达,抗隐身能力强;是世界上首先用于抗隐身目标的雷达。

不过后来人们发现,上述3种至关重要的新部件实际上并未装备在俄罗斯现役的S-400中。因而至少现役的S-400算不得是新一代(第4代)防空反导武器。所以国内外有些专家和文献仍把它算作第三代。

现在先来解读40N6弹的情况。它的飞行高度可达70千米,采用二次点火技术,使作战距离可达400千米。当然地面还得有1部超视距雷达,以便探测到超视距外目标和为导弹制导。它是当今射程最远的地空导弹。不过大家要注意,俄罗斯说的是,40N6能拦截从视距外至400千米敌方的预警机和电子战飞机等大中型目标,因此不能误读为在此范围内它有拦截各种弹道导弹的能力,因为视距以外,系统中的相控阵雷达已无制导能力了。当然这还是很有意义的,因为几次局部战争,美国和北约采用“战区外攻击战术”也即“雷达视距外攻击战术”,而预警机常是空袭体系的指挥中心,S-400就能有效瓦解这种战术。但并非能在此400千米范围内直接拦截弹道导弹等目标。

但俄方有些官员还有一些媒体用含糊其辞的说法有意或无意误导用户。如《俄罗斯之声》中文网7月10日消息,俄罗斯总统办公厅主任谢尔盖·伊万诺夫介绍,每套S-400系统都能够在400千米范围以内同时对抗36个目标,发射72枚拦截弹。实际上,这36个目标只是对机动能力较小的飞机而言。有的媒体干脆宣称“用于拦截距离在400~600千米内的各种空袭目标”,这样当然就会误导群众。

S-400在中近程拦截则用机动性极好的9M96系列弹;它的弹体为鸭式布局,具有推力矢量控制,可在35千米高空作变轨飞行,最大机动过载20g。其中9M96E用于近程40千米内拦截;9M96E2用于中程120千米内拦截。40N6和9M96系列这两种弹的战斗部都是定向破片爆炸以增加杀伤力,两者也都用主动导引头。除了这两种弹外,原S-300系统所用的48N6弹仍能使用。因此俄美二家各有绝招,大致旗鼓相当,都算得上第4代防空反导武器,甚至不少媒体还认为,S-400是当今世界上性能最好的防空导弹系统。

俄罗斯当时为何不走KKV道路?据有的文献透露,当时俄罗斯科技人员认为在防空导弹中采用KKV技术难度大、费用高。而且他们认为,定向爆破的效果已与KKV很接近了。据信,俄罗斯科技人员后来也掌握了KKV技术,不过至今还没见到用于现役的防空反导武器系统。endprint

至于电子对抗能力方面。在俄原规划设想的S-400方案中,最大亮点是配备1部米波数字化相控阵雷达,型号为55Zh6-1Nebo-U,以探测远程的隐身目标。这是因为现有很多隐身材料在米波波段会失去或降低其隐身特性。雷达采用庞大的二维对数周期天线阵,据报道可探测600千米外雷达反射面积小于0.0065平米的隐身目标(如美国的F-22,注意这个雷达反射面积是对微波频率而言)。这将是现今世界上唯一用于地空导弹系统的米波反隐身雷达。而且俄罗斯资料宣称,米波、微波雷达配合使用,将成为俄反导系统的基本格局。

为什么说俄现役的S-400只能算是三代半防空反导武器

S-400采用了如此众多的先进措施,所以俄官方媒体一再宣称:“1套S-400能替代3套S-300;在目标命中率和攻击速度方面比S-300提高1倍;抗干扰能力提高4倍……它装备40N6远程导弹,作战距离400千米以上,是当今射程最远的防空导弹。同时还可装备9M96E/E2和原来S-300使用的48N6E2/E3系列的中近程导弹,以便在近距离(40~100千米以内)进行中低层反导。因此它具有拦截高度30千米以下,速度4800米/秒以下包括飞机、巡航和战术弹道导弹等各种来袭武器的能力;还具有拦截战斗部分离后重返大气层的战略弹道导弹的能力”,“可与美国最先进的爱国者PAC-3相媲美”等。

俄罗斯于2007年开始在莫斯科部署第1套S-400系统。至今已在加里宁格勒、远东的纳霍德卡等地部署了4~5套S-400系统,并开始值守服役。但后来从各种媒体、资料和历届国际航展会上(如2013年莫斯科航展)大家了解到,原来规划的S-400的一些关键设备,最主要的是两种新型导弹—上述射程能达400千米的40N6导弹和中近程反导导弹9M96E2/E3至今并未应用在现役的装备中。这究竟是这些关键设备技术还不过关,还是尚在试验中,或是需要保密?其实际情况俄罗斯一直秘而不宣。

在历次国际航展上40N6弹从没露过面;而且9M96E2弹虽曾展出过,但为什么仍没用于现役装备,很使人不解。而俄官方媒体(包括2013年莫斯科航展上)只是轻描淡写地说“……目前‘凯旋导弹系统中40N6和9M96导弹尚未列入装备”。实际上,这一“未列入”就使现役装备的性能指标较之原来的规划设想大打折扣。至于曾在开始阶段大力宣传过的米波雷达以及应与40N6配套超视距雷达,后来既没见露面,也没有了下文。因此有些专家学者就把现役的S-400称之为过渡型。至于俄罗斯准备出口的S-400,按一些军事大国一贯做法,肯定不会超过俄军现役S-400的性能指标。

为什么说俄现役的S-400可能就是S-300-2(S-300-3)的改进型

S-300-2是S-300系列第2个—也许是最后1个正式的改进型号,我们将它与出口希腊的S-300-3的装备相比(据说该装备原拟出口塞浦路斯,因土耳其反对而改为部署于希腊),没见到有多少大变化。例如导弹仍都用48N6E2/E3型导弹(仍为半主动体制,战斗部全向破片爆炸,无矢量控制能力);自主式搜索仍都用96L6E雷达等等。只不过从外形上看,S-400用的96L6E,其阵列天线上端多了一块小天线阵,估计是为了压低波束,以改善雷达低空性能。S-300原配有自主搜索雷达和低空补盲雷达,后者原系乌克兰生产。俄罗斯后将二部雷达合一,改用新型C波段的平板阵列三坐标雷达96L6兼作搜索和低空探测。当然其它各台设备比起S-300-2也会有不同程度的提高,如元器件微电子化,尤其是指挥系统信息化和自动化程度有很大提高。但总体说来没有重大的体制性改进。因此,现役的S-400可能只是S-300-2的改进型。

其实,这一观点过去就有专家提出过。如我国地面防空武器情报专家孙亚力就曾著文指出;“俄罗斯将S-300-2的改进型称为S-400,更多是为了战略宣传的需要,也在某种程度上掩饰俄罗斯第四代地空导弹装备迟迟未定型的被动局面……俄罗斯对其现役S-400的宣传在国际上产生一定迷惑性,这种迷惑性经过国内外各种媒体的大量非专业性报道容易使人误读……”;这虽是这位专家在4年前的论断,至今看来仍有效,因为这种“战略宣传”和“迷惑性宣传”至今仍误导国内一些媒体和读者。

媒体最近报道的S-500或为真正的第四代防空反导武器

笔者在本文开头,以及其他多个场合和文章中曾说过,俄罗斯在研发防空导弹武器方面实力很强,因此相信S-400正式型的推出只是时间问题。但到那时,不排斥俄罗斯把它改称S-400-1型,S-400-2型……等,因为这是一些军事大国习惯做法。尤其俄罗斯对地面雷达设备的升级换代,非常讲求继承性、可靠性和经济性,只要有了30%左右的改进或更少,就可宣布一个新型号问世。

今年7月7日,俄罗斯媒体报道,S-500又一次试射成功,作用距离达500千米以上。这就使人猜测,这或是俄罗斯真正的第四代防空反导武器。习近平主席在今年二院院士全体大会上讲话中指出:“我们不能总拿别人昨天的东西来打扮自已的明天”,我认为习主席这句话应该成为我军现代化,以及军事科研,装备引进等工作的重要指导方针。因此我非常同意某些媒体上一些专家们意见,S-400要不要引进,如何引进,何时引进,看来似乎不能只听俄罗斯一家之言。endprint

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