美國發(fā)展低成本空基反導(dǎo)武器系統(tǒng)

錢　錕

雷聲公司通過漸進(jìn)式的改進(jìn)和升級，使得AIM-120系列中距攔射空空導(dǎo)彈不斷發(fā)展出新的作戰(zhàn)功能，目前，AIM-120c6和AIM-120D導(dǎo)彈已經(jīng)具備了十分強(qiáng)大的巡航導(dǎo)彈防御能力，以AIM-120導(dǎo)彈為基礎(chǔ)的低成本的彈道導(dǎo)彈(1CBM)防御武器系統(tǒng)NCADE也正在研制之中，以AIM-120為基礎(chǔ)的反衛(wèi)星武器系統(tǒng)也已列入規(guī)劃。

自從20世紀(jì)90年代初進(jìn)入美國空軍服役以來，AIM-120現(xiàn)已成為世界上生產(chǎn)數(shù)量最多、裝備最廣泛，實戰(zhàn)使用最多的中距彈，雷聲公司通過批次升級或研制新改型的方法使得AIM－120導(dǎo)彈不斷地適應(yīng)新的作戰(zhàn)要求，完成了一系列的“漸進(jìn)式性能革命”。例如目前裝備到F-22A戰(zhàn)斗機(jī)上的AIM-120C6導(dǎo)彈已經(jīng)具備了攔截巡航導(dǎo)彈的能力，而具有更強(qiáng)的末端機(jī)動能力和更遠(yuǎn)射程的AIM－1200導(dǎo)彈將具備更強(qiáng)的巡航導(dǎo)彈攔截能力；將來，雷聲公司還要在AIM－120導(dǎo)彈的基礎(chǔ)之上，研制低成本的彈道導(dǎo)彈(ICBM)防御武器系統(tǒng)，甚至是反衛(wèi)星武器系統(tǒng)。

低成本空基反導(dǎo)武器系統(tǒng)

NCADE的技術(shù)特點

早在1991年的海灣戰(zhàn)爭期間，美軍戰(zhàn)斗機(jī)飛行員就有過親眼目睹伊拉克的彈道導(dǎo)彈從隱蔽的發(fā)射場上騰空而起自己卻束手無策的經(jīng)歷因此美國空軍迫切希望國內(nèi)軍火商能夠研發(fā)一種能夠部署到前線戰(zhàn)斗機(jī)上的低成本空基反導(dǎo)武器系統(tǒng)。為了滿足軍方的要求，雷聲公司正在致力于研制一種專門用于攔截彈道導(dǎo)彈的AIM-120改型產(chǎn)品，該空基反導(dǎo)平臺被稱為“具備網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)能力的空基彈道導(dǎo)彈防御單元”(NCADE)，目的是為美國空軍提供一種能夠部署在戰(zhàn)場前沿并具有快速反應(yīng)能力的低成本空基彈道導(dǎo)彈防御武器系統(tǒng)。

NCADE采用兩級推進(jìn)方式，第一級火箭發(fā)動機(jī)燃燒完畢后拋棄，同時二級火箭發(fā)動機(jī)點火工作，其彈體結(jié)構(gòu)是在AIM－120的基礎(chǔ)之上研發(fā)而來。雷聲公司的技術(shù)人員用新設(shè)計的NCADE第二級彈體取代了AIM－120導(dǎo)彈前端的雷達(dá)天線罩，導(dǎo)引頭和戰(zhàn)斗部。由于NCADE的四個升力彈翼都安裝在導(dǎo)彈的第二級上，而四個控制彈翼都安裝在導(dǎo)彈的第一級上，因此，在導(dǎo)彈第一級分離前，由第一級上的控制彈翼對NCADE進(jìn)行飛行控制，而當(dāng)導(dǎo)彈第一級分離后，由呈十字分布于第二級彈身中點的四個小型矢量轉(zhuǎn)向火箭發(fā)動機(jī)對NCADE導(dǎo)彈第二級進(jìn)行飛行控制。呈十字分布的四個矢量轉(zhuǎn)向火箭發(fā)動機(jī)剛好位于導(dǎo)彈第二級的質(zhì)心平面上，可對NcADE第二級進(jìn)行有效的飛行控制。導(dǎo)彈第二級軸向推進(jìn)火箭發(fā)動機(jī)和四個小型矢量轉(zhuǎn)向火箭發(fā)動機(jī)采用新型的硝酸羥胺為燃料。硝酸羥胺比傳統(tǒng)的偏二甲肼推進(jìn)劑更安全并具有更大的比沖。在此之前，硝酸羥胺僅應(yīng)用在衛(wèi)星的微量推進(jìn)技術(shù)上，這種性能優(yōu)良的推進(jìn)劑可使得NCADE重量更輕，飛行速度更快。用于NCADE第二級的軸向推進(jìn)火箭發(fā)動機(jī)和小型矢量轉(zhuǎn)向火箭發(fā)動機(jī)的硝酸羥胺推進(jìn)劑被分裝在兩個燃料箱中，兩個燃料箱被分別布置在矢量轉(zhuǎn)向發(fā)動機(jī)艙的前后端。

2006年12月，雷聲公司已經(jīng)完成了NCADE二級軸向推進(jìn)火箭發(fā)動機(jī)的地面試驗，試驗顯示其推力超過68千克，燃燒時間25秒。由于采用了全新的推進(jìn)系統(tǒng)和飛行控制系統(tǒng)，NCADE完全具有在大氣層外飛行的能力。

NCADE采用了新型的焦平面紅外凝視成像導(dǎo)引頭，其導(dǎo)引頭能夠清晰地分辨彈道導(dǎo)彈的高溫尾焰和低溫的彈體，以便在彈道導(dǎo)彈發(fā)射后不久的上升階段鎖定并引導(dǎo)NCADE以撞擊殺傷的模式對目標(biāo)進(jìn)行攔截。據(jù)透露，NCADE導(dǎo)引頭是以AIM-9X的紅外導(dǎo)引頭為基礎(chǔ)研制的。

為了準(zhǔn)確攔截彈道導(dǎo)彈，NCADE的飛行速度比AIM－120更快，為了避免飛行中的氣動加熱對紅外導(dǎo)引頭的制導(dǎo)精度造成影響，NCADE在其紅外導(dǎo)引頭前增加了～個熱防護(hù)罩，該防護(hù)罩采用了鈍頭體設(shè)計，使得激波遠(yuǎn)離頭罩表面，以減小紅外導(dǎo)引頭的氣動加熱。這個熱防護(hù)罩在導(dǎo)彈第一級分離后自動脫落，這時，NCADE的紅外導(dǎo)引頭才外露出來指引導(dǎo)彈第二級飛向目標(biāo)的。

2007年4月，雷聲公司啟動新型工程納米復(fù)合氧化物材料研發(fā)項目，目標(biāo)是開發(fā)能夠用于制造紅外導(dǎo)彈頭罩的復(fù)合材料和工藝方法。目前，藍(lán)寶石是用于制造紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈頭罩的主要材料，而新型復(fù)合材料頭罩要求具有比藍(lán)寶石材料更高的強(qiáng)度，以滿足NCADE紅外導(dǎo)引頭的設(shè)計要求。

雖然NCADE的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和AIM-120相去甚遠(yuǎn)，但是雷聲公司通過巧妙的協(xié)調(diào)設(shè)計，使其氣動外形、尺寸和AIM-120C相比沒有太大的變化，NCADE的彈體長度與AlM-120完全一致，質(zhì)量為150千克，反而比AIM－120導(dǎo)彈輕了11千克，兩種導(dǎo)彈的重心位置也完全重臺，因此原先能裝備AIM－120的作戰(zhàn)飛機(jī)都能輕易裝備NCADE。

NCADE的反導(dǎo)作戰(zhàn)方式和載機(jī)

一旦敵方的彈道導(dǎo)彈在發(fā)射和上升階段被友軍的任何作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)傳感器(無人機(jī)、浮空監(jiān)視雷達(dá)、衛(wèi)星等)探測到，其坐標(biāo)信息將通過高速數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)骄嚯x目標(biāo)最近的NCADE載機(jī)平臺上，這時，戰(zhàn)場前沿的反導(dǎo)平臺馬上發(fā)射NCADE進(jìn)行攔截，在飛行過程中，數(shù)據(jù)鏈將持續(xù)為NCADE其提供更新的中段制導(dǎo)信息。據(jù)透露，NCADE的射程超過100英里，但其有效的攔截射程和NCADE導(dǎo)彈發(fā)射平臺的初始飛行速度和高度有關(guān)。

關(guān)于NCADE的載機(jī)，雷聲公司十分看好能夠在戰(zhàn)場上空長期巡邏的長航時無人機(jī)。由于敵方的流動彈道導(dǎo)彈發(fā)射平臺屬于戰(zhàn)場上的“時效性目標(biāo)”，如果想在彈道導(dǎo)彈發(fā)射初期進(jìn)行攔截，那么反導(dǎo)武器系統(tǒng)必須裝備在像MQ－9“捕食者”這樣能在敵方空域長時間巡邏的無人機(jī)上。由于NCADE重量輕，因此一架“捕食者”無人機(jī)可以同時攜帶六枚導(dǎo)彈，同時不影響無人機(jī)繼續(xù)執(zhí)行偵察和監(jiān)視任務(wù)。裝備了NCADE之后，“捕食者”無人機(jī)將成為名副其實的多用途無人機(jī)、隨著彈道導(dǎo)彈技術(shù)在全球范圍的擴(kuò)散，由長航時無人機(jī)執(zhí)行的彈道導(dǎo)彈早期攔截任務(wù)將受到美國空軍的極大關(guān)注。NCADE的使用機(jī)種將包括已經(jīng)服役的“捕食者”B長航時無人機(jī)和美軍在研的性能更為先進(jìn)的無人機(jī)(例如“捕食者”C和X-47等)。當(dāng)然，NCADE也可以裝備給有人駕駛作戰(zhàn)飛機(jī)，現(xiàn)役的F－22A和即將服役的F－35都可裝備NCADE，當(dāng)然，如果有必要，隱身能力極強(qiáng)的美國空軍下一代遠(yuǎn)程打擊平臺(NG－LRS)“2018轟炸機(jī)”也：阿是裝備這種廉價反導(dǎo)武器系統(tǒng)的熱門候選者。

NCADE的成本優(yōu)勢

雷聲公司的彈道導(dǎo)彈防御項目的負(fù)責(zé)人麥克·伯恩透露：一旦進(jìn)入批量生產(chǎn)，每枚NCADE的造價將低于100萬美元，與美國現(xiàn)有和規(guī)劃中動輒以數(shù)十億美元計的反導(dǎo)系統(tǒng)相比，NCADE可謂

一種廉價的彈道導(dǎo)彈防御武器，即使和新型的“標(biāo)準(zhǔn)－3”?；鶖r截導(dǎo)彈(單枚價格也達(dá)到了1700萬美元)相比，NCADE仍然具有顯著的成本優(yōu)勢。NCADE裝備部隊后，任何可使用AIM－120導(dǎo)彈的作戰(zhàn)平臺都可成為戰(zhàn)場前沿的彈道導(dǎo)彈防御節(jié)點。

為了提高對彈道導(dǎo)彈的攔截成功率，美國導(dǎo)彈防御局(MDA)強(qiáng)調(diào)美國需要發(fā)展多種不同功能、不同射程的反導(dǎo)武器系統(tǒng)，以形成一套覆蓋彈道導(dǎo)彈飛行各個階段的、多層次的彈道導(dǎo)彈防御體系。目前，美軍對于彈道導(dǎo)彈的末端和中段攔截能力極強(qiáng)，但是對于彈道導(dǎo)彈發(fā)射、上升和助推階段的攔截能力十分孱弱。而實際上，處于發(fā)射，上升和助推階段的彈道導(dǎo)彈是最容易攔截的，其首要原因是處于上升段的彈道導(dǎo)彈還沒有釋放出多個彈頭和多個誘餌，易于一勞永逸地進(jìn)行攔截：其次，上升階段的彈道導(dǎo)彈目標(biāo)大(彈頭沒有和推進(jìn)火箭分離)，飛行速度慢(上升段的導(dǎo)彈飛行速度比再入大氣層階段的彈頭要慢得多)，而且紅外特征強(qiáng)(帶有高溫尾焰)；另外，在彈道導(dǎo)彈的上升段進(jìn)行攔截，可使導(dǎo)彈彈頭在別國爆炸，防止了導(dǎo)彈末端攔截有可能對美國本土造成的間接損害和間接核、生、化污染。綜上，MDA已經(jīng)對NCADE項目表示出了非常強(qiáng)烈的興趣。

近年來，美軍已經(jīng)裝備了多種能夠在彈道導(dǎo)彈彈道末段對其進(jìn)行攔截的反導(dǎo)武器系統(tǒng)，例如?；摹皹?biāo)準(zhǔn)－3”、路基的“愛國者3”以及正在發(fā)展的“末端高空區(qū)域防御”(THAAD)反導(dǎo)武器系統(tǒng)，并擁有多種能夠在彈道導(dǎo)彈彈道中段對其進(jìn)行攔截的反導(dǎo)武器系統(tǒng)，例如“外大氣層殺傷飛行器”(EKV)和正在發(fā)展的具備外大氣層多彈頭攔截能力的“多目標(biāo)殺傷飛行器”(MKV)；但是美軍缺少一種能夠在彈道導(dǎo)彈上升和助推階段對其進(jìn)行有效攔截的武器系統(tǒng)，因此，雷聲公司適時地推出了成本低廉并能夠在戰(zhàn)場前沿大規(guī)模部署的NCADE項目，正好滿足了MDA的需求。2006年5月，MDA就NCADE為期12個月的風(fēng)險降低計劃同雷聲公司簽訂了價值700萬美元的研究合同，并準(zhǔn)備繼續(xù)支持雷聲公司在未來四年內(nèi)造出20枚NCADE進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)驗證和攔截試驗。雷聲公司將于明年就NCADE的研發(fā)項目正式向美國國防部提出1500萬美元的撥款要求，預(yù)計該項目將與2010年進(jìn)入實質(zhì)的工程研制階段，由于NCADE的彈體設(shè)計立足于AIM－120,紅外凝視成像導(dǎo)引頭源于AIM－9X，因此，據(jù)估計其研發(fā)全過程的成本將被控制在3.85億美元之內(nèi)，可謂價廉物美。

NCADE導(dǎo)引頭的攔截試驗

雖然雷聲公司已經(jīng)通過計算機(jī)仿真的方法驗證了NCADE導(dǎo)引頭瞄準(zhǔn)點從熱尾流轉(zhuǎn)移到導(dǎo)彈彈體的修正能力，但是，雷聲公司仍然將NCADE的導(dǎo)引頭裝到AIM－9X“響尾蛇”空空導(dǎo)彈上進(jìn)行了兩次實彈攔截試驗，攔截試驗的攻擊目標(biāo)是模擬彈道導(dǎo)彈的小型火箭，攔截試驗驗證了NCADE導(dǎo)引頭在攻擊末段捕獲目標(biāo)的能力，以及捕獲目標(biāo)后瞄準(zhǔn)點的修正能力。這種瞄準(zhǔn)點修正能力對無戰(zhàn)斗部的NCADE實現(xiàn)動能殺傷非常重要。

2007年12月3日，雷聲公司租用了兩架隸屬于美國空中國民警衛(wèi)隊的F-16戰(zhàn)斗機(jī)，攜帶NCADE導(dǎo)引頭試驗彈在白沙導(dǎo)彈靶場進(jìn)行了空基彈道導(dǎo)彈攔截試驗，為了獲得導(dǎo)彈飛行、導(dǎo)引頭引導(dǎo)和彈道導(dǎo)彈尾流特征的數(shù)據(jù)，AIM-9X試驗彈和彈道導(dǎo)彈模擬火箭上都裝有完善的遙測系統(tǒng)，可將試驗數(shù)據(jù)實時傳輸給地面監(jiān)控室。

試驗用直徑為14英尺(356毫米)的“獵戶座”探空火箭來模擬上升階段的彈道導(dǎo)彈，然后，F(xiàn)-16戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射裝有NCADE導(dǎo)引頭的AIM－9X進(jìn)行了兩次攔截試驗。在第一次試驗中，AIM－9X打掉了模擬火箭的兩片方向舵。第二次試驗中，AIM-9X導(dǎo)彈和模擬火箭擦身而過，雖然脫靶，但是這樣近的距離已經(jīng)足夠驗證NCADE導(dǎo)引頭的精確性了，因為即使是最小的彈道導(dǎo)彈也比攔截試驗中用到的模擬火箭體積大，可以毫不夸張地說兩次攔截試驗都取得了成功。麥克伯恩透露未來，雷聲公司將進(jìn)行更多的攔截試驗，以驗證NCADE的轉(zhuǎn)向和飛行彈道優(yōu)化能力。

低成本空基反導(dǎo)星武器系統(tǒng)

雷聲公司挖掘AIM－120導(dǎo)彈性能潛力的工作不僅局限于巡航導(dǎo)彈和彈道導(dǎo)彈的防御任務(wù)，目前雷聲公司正計劃在AIM-120中距攔射空空導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上研制一種反衛(wèi)星武器系統(tǒng)(ASAT)，而其發(fā)射平臺則可能是性能優(yōu)良的F－22戰(zhàn)斗機(jī)。據(jù)美國空軍官員透露，F(xiàn)－22戰(zhàn)斗機(jī)有能力在2萬米高空以超聲速飛行狀態(tài)發(fā)射AIM－120中距攔射空空導(dǎo)彈，一旦裝備了新型的AIM-120ASAT導(dǎo)彈，F(xiàn)－22就具備了打擊任何低地球軌道衛(wèi)星的能力，相對于其他的海基反衛(wèi)星平臺和陸基反衛(wèi)星平臺，以F-22為載機(jī)的空基反衛(wèi)星平臺反應(yīng)速度更快、任務(wù)彈性更大，最關(guān)鍵的是成本更為低廉。

實際上，空基反衛(wèi)星武器系統(tǒng)并不是一種新概念武器。早在上個世紀(jì)80年代，美俄兩國都研究過空基反衛(wèi)星武器系統(tǒng)。美國波音公司曾將F-15戰(zhàn)斗機(jī)改裝為ASM-135A反衛(wèi)星導(dǎo)彈的發(fā)射平臺，ASM-135A是由沃特公司研制的兩級固體燃料導(dǎo)彈，該彈進(jìn)入太空后釋放一個紅外制導(dǎo)的微型殺傷飛行器，以2400千米，小時的速度采用動能撞擊的方式摧毀敵方衛(wèi)星。F-15出色的爬升能力正好適合充當(dāng)ASAT的發(fā)射平臺。1985年9月12日，一架F-15A戰(zhàn)斗機(jī)攜帶ASM-135A導(dǎo)彈從范登堡空軍基地起飛進(jìn)行了空基反衛(wèi)星實彈發(fā)射試驗。試驗中，F(xiàn)-15爬升到24000米高空發(fā)射反衛(wèi)星導(dǎo)彈，導(dǎo)彈以撞擊的方式摧毀了一顆廢棄的P78-1觀測衛(wèi)星(1979年入軌，當(dāng)時已超出使用壽命)，試驗取得了成功。后來由于受制于軍控條約和研究經(jīng)費(fèi)超支的原因，美國的空基反衛(wèi)星武器系統(tǒng)發(fā)展計劃在前蘇聯(lián)解體前夕的1988年宣告終止，當(dāng)時已有20架F-15進(jìn)行了必要的改裝。

前蘇聯(lián)的米高楊設(shè)計局就曾在“米格-31M”超聲速截?fù)魴C(jī)的基礎(chǔ)上秘密研發(fā)過一種反衛(wèi)星導(dǎo)彈的發(fā)射平臺，并于1987年制造了編號為“藍(lán)色071”和“藍(lán)色072”的兩架“米格一31D”原型機(jī)。與“米格-31M”不同的是：為了減阻，“米格-31D”原型機(jī)背脊較?。粸榱嗽黾訖M、航向穩(wěn)定性，加大了方向舵的面積，增加了翼梢小翼，為了減重，取消了不必要的航電設(shè)備和航炮?！懊赘?31D”之所以作出如此大的改動，主要是因為前蘇聯(lián)發(fā)展的反衛(wèi)星導(dǎo)彈體積和重量太大。隨著前蘇聯(lián)的解體，“米格-31D”反衛(wèi)星武器系統(tǒng)項目由于研究經(jīng)費(fèi)不足而下馬，但是近年來，俄羅斯經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，俄羅斯會繼續(xù)在前蘇聯(lián)的研究基礎(chǔ)之上發(fā)展各種先進(jìn)的反衛(wèi)星武器系統(tǒng)，包括空基的反衛(wèi)星導(dǎo)彈系統(tǒng)和陸基的反衛(wèi)星激光系統(tǒng)等。

AIM-120ASAT的尺寸，重量、重心位置和振動特性和AIM-120C導(dǎo)彈完全一致，可以毫無障礙地集成到F-22戰(zhàn)斗機(jī)的內(nèi)置彈艙中。一旦AIM-120反衛(wèi)星導(dǎo)彈研制成功，F(xiàn)-22戰(zhàn)斗機(jī)無需像“米格-31D”那樣做很大的修改就可輕易具備反衛(wèi)星作戰(zhàn)能力，且不影響F-22已經(jīng)具備的其他作戰(zhàn)功能。與裝載到“宙斯盾”軍艦上的?；皹?biāo)準(zhǔn)-3”反導(dǎo)，反衛(wèi)星導(dǎo)彈相比，AIM-120ASAT導(dǎo)彈在尺寸上小很多，而且動力也孱弱不堪，顯然，其反導(dǎo)／反衛(wèi)星能力要弱一些。但是，模擬研究表明，一旦AIM-120ASAT導(dǎo)彈的發(fā)射初始高度達(dá)到30000-40000英尺(9150～12200米)，發(fā)射速度達(dá)到馬赫數(shù)0.85，那么，AIM-120 ASAT導(dǎo)彈完全可以擊落在3萬米高空以上飛行的目標(biāo)。一位美國空軍的高級官員透露：目前，F(xiàn)-22完全可以在2萬米高空，以馬赫數(shù)2的速度進(jìn)行45°仰角爬升，如果在此狀態(tài)下發(fā)射AIM-120 ASAT導(dǎo)彈，則可以對任何在低地球軌道運(yùn)行的衛(wèi)星或者飛行器進(jìn)行打擊。美國空軍太空指揮部的副司令羅伯特，凱勒將軍也在側(cè)面印證了這一觀點，他說到“發(fā)展低成本的空基反衛(wèi)星武器系統(tǒng)對于美國來講并不是技術(shù)問題，只是時間問題罷了。”