美國空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用分析

宋文靜，曹澤陽，張 晉，劉永蘭

(1.空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710051;2.空軍裝備部軍通部，北京 100000)

0 引言

隨著各種高精尖技術(shù)的不斷發(fā)展，武器裝備的研發(fā)進(jìn)程也日趨加快，尤其是新型武器的不斷研發(fā)，日益受到世界眾多國家的關(guān)注?？丈鋵?dǎo)彈攔截系統(tǒng)是美國近些年來開展的新型武器研究項(xiàng)目，已經(jīng)進(jìn)行過多次試驗(yàn)，積累了大量先進(jìn)技術(shù)。

分析美國空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用，有助于更好地提升新型武器裝備的作戰(zhàn)性能。與此同時(shí)，理清該系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用問題，可以更好地指導(dǎo)其研發(fā)試驗(yàn)過程。本文主要針對(duì)空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)過程和作戰(zhàn)效能影響因素等方面展開深入研究。

1 空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)主要作戰(zhàn)任務(wù)分析

利用機(jī)載平臺(tái)搭載空射導(dǎo)彈執(zhí)行反導(dǎo)作戰(zhàn)任務(wù)，一方面可深入挖掘作戰(zhàn)飛機(jī)等平臺(tái)的特性，提高平臺(tái)的軍事應(yīng)用價(jià)值;另一方面，可借助機(jī)載平臺(tái)，充分發(fā)揮機(jī)載導(dǎo)彈作戰(zhàn)應(yīng)用性能，提高武器裝備效費(fèi)比。目前，美軍主要采用以下兩種思路改進(jìn)搭載載荷，一是改裝現(xiàn)有地面先進(jìn)地空導(dǎo)彈(如:ALHTK)，另一種是改裝先進(jìn)空空導(dǎo)彈(如:NCADE)[1-2]。經(jīng)技術(shù)改造后的武器系統(tǒng)，大大提升了原有作戰(zhàn)任務(wù)的執(zhí)行能力，而且承擔(dān)起新的作戰(zhàn)任務(wù)。這些新的任務(wù)主要包括彈道導(dǎo)彈防御任務(wù)、高超聲速導(dǎo)彈空中截?fù)羧蝿?wù)、跨軌道飛行器攔截任務(wù)和擴(kuò)展其他防御任務(wù)，如對(duì)臨近空間目標(biāo)的防御等。

1.1 彈道導(dǎo)彈防御任務(wù)

美國地基發(fā)射的PAC-3和THAAD導(dǎo)彈分別執(zhí)行彈道導(dǎo)彈末段低層和末段高層攔截任務(wù)[3-4]。PAC-3最大攔截高度為15 km，最大攔截距離為20 km，而PAC-3雷達(dá)對(duì)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的作用距離為96 km;THAAD導(dǎo)彈最大攔截高度為150 km，最低攔截高度為40 km，最大攔截距離為200 km，而THAAD雷達(dá)對(duì)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)最大作用距離為1 000 km。現(xiàn)有導(dǎo)彈從待機(jī)到激活發(fā)射需要4 s～10 s，而從火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火爬升到30 km高度又需要數(shù)十秒，如果要達(dá)到理想的80 km攔截高度則需要更長時(shí)間。受火控雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的時(shí)間限制，導(dǎo)彈系統(tǒng)多數(shù)沒有足夠的時(shí)間爬升到設(shè)計(jì)中的預(yù)期高度與目標(biāo)進(jìn)行作戰(zhàn)，這大大限制了地空防御系統(tǒng)的有效攔截高度和攔截距離。無論是PAC-3還是THAAD系統(tǒng)，其雷達(dá)作用距離都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)彈攔截最大距離與高度。攔截彈自身的攔截距離和攔截高度是影響武器系統(tǒng)反導(dǎo)能力的主要因素。將PAC-3和THAAD導(dǎo)彈移植到機(jī)載平臺(tái)，一方面充分利用了機(jī)載平臺(tái)快速移動(dòng)、較大發(fā)射高度、發(fā)射初速等特性，另一方面則利用了PAC-3和THAAD導(dǎo)彈本身具有的較強(qiáng)反導(dǎo)性能，從而提升了武器系統(tǒng)整體作戰(zhàn)能力。從定性上分析，加載到飛機(jī)平臺(tái)的PAC-3和THAAD導(dǎo)彈其攔截高度和攔截距離都得到了較大提高，PAC-3導(dǎo)彈反導(dǎo)攔截能力擴(kuò)展到了末段高層，而THAAD導(dǎo)彈則擴(kuò)展到可對(duì)彈道導(dǎo)彈中段進(jìn)行攔截。

1.2 高超聲速導(dǎo)彈空中截?fù)羧蝿?wù)

美軍在論證ALHTK計(jì)劃時(shí)，一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)就是對(duì)高超聲速導(dǎo)彈的空中攔截能力，其目的可能是針對(duì)俄、印共同研發(fā)的高超聲速巡航導(dǎo)彈。美軍自身將高超聲速導(dǎo)彈視為一種非核的懾戰(zhàn)手段，也不排除其他國家擁有此類能力的可能性，因此它要求空射導(dǎo)彈攔截計(jì)劃具備對(duì)此類目標(biāo)的攔截能力?？丈鋽r截彈只要同時(shí)具備高速、高空和大機(jī)動(dòng)過載(在高空矢量控制過載可達(dá)100g，g=9.8 kg/N=9.8 m/s2)三個(gè)條件，即可滿足對(duì)此類威脅攔截的基本要求。

1.3 跨軌道飛行器攔截任務(wù)

以美軍X-37B為代表的跨軌道飛行器，是空天飛機(jī)軍事化的雛形，其威脅范圍涉及地表、空中、近空間和外部空間，是作戰(zhàn)飛機(jī)的高級(jí)形態(tài)[5]。世界上其他國家也陸續(xù)開始研制。因此，必須對(duì)此類威脅予以足夠的重視?？丈鋵?dǎo)彈攔截技術(shù)的攔截高度從地表一直延伸至180 km(保守估計(jì))的高空，具備對(duì)此類威脅的在軌運(yùn)行階段和其變軌對(duì)地攻擊階段的攔截能力。

1.4 其他防御任務(wù)

光學(xué)偵察衛(wèi)星的偵察效果較好，是目前主要軍事偵察手段之一，其近地點(diǎn)飛行高度一般為150 km左右[3]。因此，如果空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)具備對(duì)過頂?shù)蛙壭l(wèi)星的打擊能力，將對(duì)敵對(duì)軍事力量產(chǎn)生較強(qiáng)的戰(zhàn)略威懾作用[6-7]。這是一種戰(zhàn)略威懾，迫使敵偵察衛(wèi)星的軌道高度上移，這樣其偵察效果就會(huì)大大降低。同時(shí)，由于機(jī)載平臺(tái)較地空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性要強(qiáng)得多，這樣原本在防區(qū)外進(jìn)行戰(zhàn)場指控的敵方空中預(yù)警機(jī)的生存就會(huì)受到嚴(yán)重威脅，其空襲作戰(zhàn)倍增器的作用也會(huì)顯著下降。此外，空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)具備執(zhí)行這些任務(wù)的同時(shí)，亦具備對(duì)傳統(tǒng)空襲兵器的防御能力。

2 空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)過程分析

由于空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)可擔(dān)負(fù)多項(xiàng)作戰(zhàn)任務(wù)，此處主要以彈道導(dǎo)彈防御任務(wù)為例，對(duì)其作戰(zhàn)過程進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 空射導(dǎo)彈反導(dǎo)攔截系統(tǒng)的組成

空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)執(zhí)行反導(dǎo)任務(wù)需要成體系作戰(zhàn)——完整的防御作戰(zhàn)體系。該防御體系由以下部分組成:預(yù)警衛(wèi)星、地面預(yù)警雷達(dá)、BM/C3I中心、戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈、作戰(zhàn)飛機(jī)及其載荷、地面制導(dǎo)雷達(dá)[8-10]。

2.2 空射導(dǎo)彈反導(dǎo)攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)過程

由于攔截目標(biāo)具有飛行速度快，到達(dá)落點(diǎn)的飛行時(shí)間短，反射面積小等特點(diǎn)，攔截系統(tǒng)從目標(biāo)預(yù)警指示、作戰(zhàn)雷達(dá)的搜索截獲跟蹤、到攔截導(dǎo)彈發(fā)射的整個(gè)過程都是在BM/C3I中心的指揮控制下自動(dòng)完成的，具體如圖1所示。

圖1 空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)過程示意圖

結(jié)合圖1的內(nèi)容，對(duì)空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)執(zhí)行反導(dǎo)任務(wù)的主要過程進(jìn)行分析，具體如下:(1)天基預(yù)警衛(wèi)星或地面預(yù)警雷達(dá)發(fā)現(xiàn)敵方發(fā)射的彈道導(dǎo)彈，并向BM/C3I中心發(fā)出預(yù)警信息。(2)BM/C3I中心引導(dǎo)地基預(yù)警雷達(dá)在重點(diǎn)區(qū)域搜索目標(biāo)，并引導(dǎo)指揮最具攔截條件的巡邏飛機(jī)飛向目標(biāo)區(qū)域。(3)飛機(jī)或雷達(dá)(制導(dǎo)雷達(dá))發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并在滿足最佳攔截條件情況下，發(fā)射攔截彈。(4)制導(dǎo)導(dǎo)彈殺傷目標(biāo)，攔截彈分為空空改裝攔截彈和地空導(dǎo)彈改裝攔截彈兩種，前者一般由作戰(zhàn)飛機(jī)直接引導(dǎo)，采用末段主動(dòng)尋的方式殺傷目標(biāo);后者一般由相應(yīng)的地面制導(dǎo)雷達(dá)制導(dǎo)，在末段主動(dòng)尋的方式下，采用直接動(dòng)能碰撞殺傷目標(biāo)。(5)評(píng)估攔截效果，在未殺傷目標(biāo)但具備殺傷條件情況下，轉(zhuǎn)移火力再戰(zhàn)。

2.3 空射導(dǎo)彈反導(dǎo)/反衛(wèi)攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)執(zhí)行反衛(wèi)任務(wù)與執(zhí)行反導(dǎo)任務(wù)的作戰(zhàn)過程基本類似。故綜合分析上述整個(gè)作戰(zhàn)過程，空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)執(zhí)行反導(dǎo)、反衛(wèi)作戰(zhàn)主要包括預(yù)警探測、目標(biāo)跟蹤識(shí)別、目標(biāo)指示、發(fā)射決策、攔截制導(dǎo)和殺傷評(píng)估與火力轉(zhuǎn)移六個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.3.1 預(yù)警探測

由預(yù)警衛(wèi)星或地面預(yù)警雷達(dá)監(jiān)視敵方彈道導(dǎo)彈發(fā)射或可能存在威脅的低軌衛(wèi)星，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。預(yù)警衛(wèi)星將目標(biāo)彈道/軌道的估算數(shù)據(jù)傳送至BM/C3I中心，并給遠(yuǎn)程地基預(yù)警雷達(dá)指示目標(biāo)[11-12]。預(yù)警雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)估算來襲目標(biāo)的數(shù)量、瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和屬性，初步測量目標(biāo)彈道/軌道參數(shù)、返回大氣層的時(shí)間、彈頭落地時(shí)間、彈著點(diǎn)等攔截彈發(fā)射所需數(shù)據(jù)。

2.3.2 目標(biāo)跟蹤識(shí)別

判斷敵方彈道導(dǎo)彈發(fā)射/存在威脅的衛(wèi)星后，BM/C3I中心裝備轉(zhuǎn)入戰(zhàn)斗狀態(tài)，引導(dǎo)地基預(yù)警雷達(dá)搜索發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并轉(zhuǎn)入跟蹤、測定目標(biāo)坐標(biāo)，并向作戰(zhàn)雷達(dá)、作戰(zhàn)飛機(jī)指示目標(biāo)。作戰(zhàn)雷達(dá)在目標(biāo)指示范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索截獲，作戰(zhàn)飛機(jī)在戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈引導(dǎo)下飛向攔截區(qū)，并根據(jù)目標(biāo)特征信號(hào)從輕誘餌、假目標(biāo)中識(shí)別出真彈頭，并對(duì)其進(jìn)行跟蹤，測定目標(biāo)的飛行參數(shù)和彈著點(diǎn)送到BM/C3I中心。

2.3.3 目標(biāo)指示

目標(biāo)指示在作戰(zhàn)過程中發(fā)揮著重要作用，是反導(dǎo)、反衛(wèi)作戰(zhàn)能否攔截成功的關(guān)鍵因素之一。在作戰(zhàn)過程中，目標(biāo)指示至少包括以下內(nèi)容:(1)預(yù)警衛(wèi)星對(duì)地基雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)指示，預(yù)警衛(wèi)星引導(dǎo)地基預(yù)警雷達(dá)搜索、跟蹤彈道導(dǎo)彈或低軌衛(wèi)星目標(biāo)，提高目標(biāo)發(fā)現(xiàn)概率;(2)地基雷達(dá)對(duì)制導(dǎo)雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)指示，地基雷達(dá)在BM/C3I中心協(xié)同下引導(dǎo)制導(dǎo)雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，為目標(biāo)攔截提供所需參數(shù);(3)BM/C3I中心對(duì)飛機(jī)目標(biāo)指示，BM/C3I中心通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈引導(dǎo)作戰(zhàn)飛機(jī)向重點(diǎn)作戰(zhàn)區(qū)域搜索目標(biāo)。

2.3.4 發(fā)射決策

發(fā)射決策過程與機(jī)載攔截彈改裝方式具有密切聯(lián)系。若采用空空彈改裝攔截方式，則發(fā)射決策以作戰(zhàn)飛機(jī)或飛行員為主，地面BM/C3I中心為輔;若采用地空導(dǎo)彈改裝攔截方式，發(fā)射決策則主要依據(jù)地面指揮控制中心，即地面指揮控制中心依據(jù)作戰(zhàn)飛機(jī)與目標(biāo)的相對(duì)位置，判斷發(fā)射攔截彈的最佳時(shí)刻。

2.3.5 攔截制導(dǎo)

攔截制導(dǎo)精度直接影響對(duì)目標(biāo)的殺傷效果。在空空彈改裝攔截方式中，其初制導(dǎo)過程延續(xù)了作戰(zhàn)飛機(jī)對(duì)導(dǎo)彈的制導(dǎo)方式，而在末段采取主動(dòng)尋的方式，以提高攔截精度。以美軍的NCADE為例，雷聲公司為其設(shè)計(jì)了新的被動(dòng)紅外景像(HR)導(dǎo)引頭，以替代AIM-120的雷達(dá)導(dǎo)引頭[4]。發(fā)射前的導(dǎo)彈瞄準(zhǔn)由部署在NCADE載機(jī)上的現(xiàn)有雷達(dá)和紅外搜索跟蹤傳感器完成，發(fā)射后導(dǎo)彈的飛行由紅外導(dǎo)引頭制導(dǎo)。在地空導(dǎo)彈改裝攔截方式中，為減小對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行較大的改動(dòng)，則通過一個(gè)特殊的吊艙來實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗機(jī)和地面?zhèn)鹘y(tǒng)制導(dǎo)雷達(dá)的通訊，發(fā)射前吊艙將飛機(jī)和導(dǎo)彈數(shù)據(jù)通過戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)鏈傳遞給制導(dǎo)雷達(dá)，導(dǎo)彈發(fā)射后由地面制導(dǎo)雷達(dá)對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行制導(dǎo)，并在末段采用自主尋的方式，以直接動(dòng)能碰撞的方法殺傷目標(biāo)。

2.3.6 殺傷評(píng)估與火力轉(zhuǎn)移

殺傷效果評(píng)估和火力轉(zhuǎn)移的決策主要由BM/C3I中心完成，依據(jù)各種傳感器對(duì)目標(biāo)的探測數(shù)據(jù)，分析目標(biāo)是否被擊毀，同時(shí)在未擊毀情況下迅速做出決策，判斷是否具備再攔截的可能性，并指揮控制相關(guān)作戰(zhàn)力量完成火力轉(zhuǎn)移過程。

3 空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)效能特殊影響因素分析

每個(gè)武器系統(tǒng)都有影響其效能發(fā)揮的關(guān)鍵因素。不同的武器系統(tǒng)，關(guān)鍵的影響因素也不相同。明確武器系統(tǒng)效能發(fā)揮的影響因素，可以有效提升其作戰(zhàn)效能，同時(shí)確保自身武器系統(tǒng)的安全。結(jié)合空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)任務(wù)與作戰(zhàn)過程，分析可知除戰(zhàn)略預(yù)警、數(shù)據(jù)傳輸和機(jī)載制導(dǎo)雷達(dá)等技術(shù)方面的影響因素外，影響該系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的特殊因素還包括載機(jī)的掛載導(dǎo)彈數(shù)量[13]、空射攔截彈的種類以及可聯(lián)合航空兵的兵力規(guī)模等三個(gè)主要方面。

3.1 載機(jī)的掛載導(dǎo)彈數(shù)量

美軍ALHTK系統(tǒng)在遂行戰(zhàn)斗任務(wù)時(shí)需加掛副油箱，同時(shí)單枚PAC-3導(dǎo)彈的質(zhì)量為312 kg(THAAD約800 kg)，是NCADE彈質(zhì)量的4～10倍。根據(jù)相關(guān)資料顯示，一架F-15能掛載5～6枚NCADE導(dǎo)彈[2]，那么理想情況下它最多只能搭載2枚PAC-3或1枚THAAD(或者僅能搭載PAC-3導(dǎo)彈)遂行作戰(zhàn)任務(wù)，導(dǎo)彈基數(shù)較小，這樣對(duì)于載ALHTK的單機(jī)來說，基本上意味著失去了自衛(wèi)能力，生存能力大大降低，故單機(jī)遂行任務(wù)成功率不高。從分析可知，載機(jī)的導(dǎo)彈數(shù)量不僅影響遂行戰(zhàn)斗任務(wù)的效能，可能還會(huì)對(duì)自身載機(jī)安全構(gòu)成嚴(yán)重的影響。因此，在分析空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能時(shí)，載機(jī)的導(dǎo)彈數(shù)量成為其主要影響因素之一。

3.2 空射攔截彈的種類

據(jù)前面論述可知，空射攔截彈目前主要有兩種實(shí)現(xiàn)途徑為改裝空空導(dǎo)彈和搭載地空導(dǎo)彈。影響權(quán)衡的主要因素是這兩種途徑的發(fā)展?jié)摿?、技術(shù)難度、經(jīng)濟(jì)程度和軍事價(jià)值。從發(fā)展?jié)摿?，NCADE作戰(zhàn)相對(duì)獨(dú)立，同時(shí)具備實(shí)現(xiàn)基于目標(biāo)信息支援的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的潛力，而ALHTK需要空中地面力量的協(xié)作;從技術(shù)難度看，二者基本持平;從經(jīng)濟(jì)程度看，NCADE每枚的價(jià)格將低于100萬美元，是典型低成本空中反導(dǎo)攔截計(jì)劃;從軍事價(jià)值看，NCADE主要用于助推段和上升段反導(dǎo)，而ALHTK則可用于助推段、上升段反導(dǎo)和末段反導(dǎo)，ALHTK的軍事能力更強(qiáng)，同時(shí)遂行助推段和上升段反導(dǎo)這種前凸性作戰(zhàn)任務(wù)，需要制空權(quán)的保障。因此，NCADE和AKHTK兩種空射導(dǎo)彈各有優(yōu)勢。選用空射導(dǎo)彈的不同種類，會(huì)直接導(dǎo)致作戰(zhàn)效能的不同，成為影響空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)效能發(fā)揮的又一主要因素。

3.3 可聯(lián)合航空兵的兵力規(guī)模

空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)如果長時(shí)間擔(dān)負(fù)作戰(zhàn)巡邏，完成對(duì)固定區(qū)域的24 h反導(dǎo)攔截覆蓋，運(yùn)用有人機(jī)載平臺(tái)的情形下，需要飛行聯(lián)隊(duì)進(jìn)行輪班待戰(zhàn)，這將極大分散殲擊航空兵的作戰(zhàn)能力。此外，為了保證空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)自身的安全，可能需要相應(yīng)的作戰(zhàn)飛機(jī)進(jìn)行保障，以更好地遂行作戰(zhàn)任務(wù)。因此，可聯(lián)合航空兵的兵力規(guī)模，成為空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)作戰(zhàn)效能的主要影響因素之一。

4 結(jié)束語

隨著各種空天威脅的日益加劇，尤其是彈道導(dǎo)彈的威脅，成為各國競相發(fā)展彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的主要原因?？丈鋵?dǎo)彈攔截系統(tǒng)的研制與發(fā)展無疑增加了一種新的彈道導(dǎo)彈防御手段。研究其作戰(zhàn)應(yīng)用問題，有益于提升該武器裝備的作戰(zhàn)效能，為新型防御裝備更好更快地發(fā)展提供了有益借鑒，有助于提升國家的整體防御能力。因此，深刻認(rèn)識(shí)空射導(dǎo)彈攔截系統(tǒng)的作戰(zhàn)應(yīng)用具有非常重要的意義。

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