抗擊高超聲速飛行器對(duì)策研究

許航+周銘秋

摘 要： 高超聲速飛行器具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力和打擊能力，它的出現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有防空體系提出了巨大的挑戰(zhàn)。本文在分析高超聲速飛行器未來(lái)作戰(zhàn)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，分析了抗擊高超聲速目標(biāo)的難點(diǎn)。針對(duì)這些難點(diǎn)，進(jìn)行了高超聲速飛行器抗擊策略的研究。

關(guān)鍵詞： 高超聲速飛行器；抗擊；策略

高超聲速飛行器作為未來(lái)空天攻防對(duì)抗中的重要組成部分，具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)能力和打擊能力，它的出現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有防空體系提出了巨大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有防空反導(dǎo)體系是基于飛機(jī)及彈道導(dǎo)彈等傳統(tǒng)武器系統(tǒng)建立的，其預(yù)警與指揮控制系統(tǒng)均是針對(duì)飛機(jī)及彈道導(dǎo)彈的各項(xiàng)特點(diǎn)進(jìn)行工作的。對(duì)于高超聲速目標(biāo)，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)警、跟蹤與制導(dǎo)，防空導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性等性能也無(wú)法滿足攔截高超聲速目標(biāo)的需要，防空系統(tǒng)的攔截效率會(huì)大幅度下降，現(xiàn)有防空反導(dǎo)體系效能面臨清零的危險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)高超聲速武器的威脅，就需要進(jìn)行抗擊高超聲速飛行器的對(duì)策研究，發(fā)展新型防御系統(tǒng)。

一、高超聲速飛行器的特點(diǎn)及對(duì)未來(lái)作戰(zhàn)的影響

高超聲速飛行器一般指飛行馬赫數(shù)等于或大于5，能在大氣層和跨大氣層中實(shí)現(xiàn)高速遠(yuǎn)程飛行的飛行器，主要包括高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速飛機(jī)和空天飛機(jī)。

高超音速飛行器與現(xiàn)有空氣動(dòng)力飛行器、彈道導(dǎo)彈等威脅目標(biāo)相比，具有以下作戰(zhàn)特點(diǎn)：

1.飛行高度高、飛行速度快、打擊距離遠(yuǎn)，飛行過(guò)程易造成黑障。

2.采用非慣性彈道飛行，具有一定的滑翔或巡航能力，隱蔽性高且突防能力強(qiáng)。

3.攻擊附帶損失小，戰(zhàn)斗部比重大，可裝載更多戰(zhàn)斗部件，提高戰(zhàn)略打擊毀傷能力。

超高度、超聲速和超機(jī)動(dòng)的飛行特點(diǎn)使得高超聲速飛行器在軍事方面能夠有效地進(jìn)行高空高速偵察、預(yù)警和突防，可對(duì)敵方進(jìn)行直接打擊或作為遠(yuǎn)程精確打擊的武器平臺(tái)，極大地?cái)U(kuò)展了作戰(zhàn)空間，提高了作戰(zhàn)效能。高超聲速飛行器由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，目前已成世界各軍事強(qiáng)國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。其中，美軍致力于發(fā)展在1小時(shí)內(nèi)可以攻擊全球的高空高超聲速巡航導(dǎo)彈、空天飛機(jī)，如X-37B、獵鷹HTV-2 ， X-51A等；俄羅斯、法國(guó)、德國(guó)等也競(jìng)相發(fā)展高超聲速巡航導(dǎo)彈；俄羅斯與印度合作發(fā)展的布拉莫斯2高超聲速巡航導(dǎo)彈正處在試驗(yàn)定型階段。高超聲速飛行器的研發(fā)和應(yīng)用，使得作戰(zhàn)空域向外層空間擴(kuò)展，逐步形成天地一體、全球性的、多維的戰(zhàn)略空間和戰(zhàn)場(chǎng)空間。

二、抗擊高超聲速飛行器的難點(diǎn)分析

（一）預(yù)警探測(cè)的難點(diǎn)

1.對(duì)高超聲速飛行器的預(yù)警探測(cè)能力不足

高超聲速飛行器的飛行速度極快，攔截高超聲速目標(biāo)要求預(yù)警系統(tǒng)盡可能早地發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，以爭(zhēng)取攔截時(shí)間。受地球曲率、高超聲速飛行器 RCS 較小以及高超聲速產(chǎn)生的等離子體隱身效能，造成對(duì)高超聲速飛行器的發(fā)現(xiàn)距離較小，同時(shí)微波大氣吸收、黑障影響等會(huì)對(duì)遠(yuǎn)程預(yù)警和跟蹤制導(dǎo)雷達(dá)的預(yù)警探測(cè)造成不利，進(jìn)一步壓縮了預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)距離，并容易導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行預(yù)警探測(cè)或是虛警的出現(xiàn)。所以對(duì)于現(xiàn)有的防空反導(dǎo)系統(tǒng)，目標(biāo)的高速度將大大降低預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)概率和發(fā)現(xiàn)距離。

2.對(duì)高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)精確探測(cè)難度增大

對(duì)目標(biāo)高精度攔截的首要條件是實(shí)現(xiàn)高精度的末制導(dǎo)探測(cè)，反導(dǎo)攔截彈比較實(shí)用的末制導(dǎo)探測(cè)技術(shù)是可見(jiàn)光和紅外光學(xué)的末制導(dǎo)探測(cè)。但在高超聲速武器飛行的高度，大氣較為稀薄，應(yīng)用光學(xué)探測(cè)面臨著更為復(fù)雜的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)問(wèn)題，這對(duì)末端制導(dǎo)探測(cè)的影響較大，增大了攔截導(dǎo)彈精度探測(cè)目標(biāo)的難度。

（二）跟蹤預(yù)測(cè)的難點(diǎn)

1.運(yùn)動(dòng)模型、預(yù)測(cè)模型難以建立

高超聲速飛行器種類(lèi)多且都具有高馬赫數(shù)飛行速度和較廣的速度域，運(yùn)動(dòng)階段也復(fù)雜多樣，因而不能用一個(gè)運(yùn)動(dòng)模型完全描述，需分階段進(jìn)行建模。高超聲速飛行器來(lái)襲方位不確定，飛行軌跡多變，其預(yù)測(cè)模型即使可建立，也是變參數(shù)的非慣性運(yùn)動(dòng)目標(biāo)預(yù)測(cè)模型，從而導(dǎo)致了預(yù)測(cè)模型的不確定性，所以對(duì)跟蹤方法的選擇帶來(lái)一定的難度。

2.雷達(dá)識(shí)別跟蹤能力不足，缺乏有效的跟蹤方法

目前裝備的空間目標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)、防空預(yù)警雷達(dá)一般采用固定部署，存在探測(cè)盲區(qū)，且大多屬于窄帶雷達(dá)系統(tǒng)，不具備目標(biāo)識(shí)別特征提取能力，難以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別功能，防空預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新間隔一般都在5 s或10 s，針對(duì)高超聲速目標(biāo)無(wú)法形成連續(xù)航跡。由于高超聲速飛行器飛行速度快，給攔截系統(tǒng)留下的反應(yīng)時(shí)間較少，因而必須有效利用多傳感器信息，采用收斂速度快且跟蹤精度滿足一定要求的跟蹤算法，提高攔截系統(tǒng)的反應(yīng)速度，目前對(duì)跟蹤方法的選擇與改進(jìn)還需深入研究。

（三）攔截能力的不足

1.攔截彈的機(jī)動(dòng)能力不足

高超聲速飛行器一般采用高升阻比的升力體氣動(dòng)布局，可用氣動(dòng)力機(jī)動(dòng)過(guò)載較大，甚至還可作波浪式的跳躍機(jī)動(dòng)，防御系統(tǒng)難以高精度預(yù)測(cè)其飛行軌跡，基于預(yù)測(cè)制導(dǎo)的攔截彈難以實(shí)現(xiàn)有效攔截。如采用追蹤目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的制導(dǎo)方法通常要求導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)過(guò)載大于目標(biāo)3倍，才能實(shí)現(xiàn)高精度的制導(dǎo)控制。

2.攔截彈高精度制導(dǎo)控制難度增大

高超聲速飛行器的防御對(duì)攔截導(dǎo)彈有較大的機(jī)動(dòng)過(guò)載要求，而僅憑氣動(dòng)力不可能提供足夠的過(guò)載，必須采用直接力/氣動(dòng)力復(fù)合控制以提供可用過(guò)載。稀薄大氣層 20km～100 km 高度范圍內(nèi)，大氣密度變化劇烈，采用直接力控制將產(chǎn)生更為復(fù)雜的側(cè)噴氣動(dòng)干擾，這些因素將導(dǎo)致彈體氣動(dòng)力建模困難，模型的不確定性增加了攔截彈實(shí)施高精度復(fù)合控制的難度。

三、抗擊高超聲速飛行器對(duì)策的幾點(diǎn)思考

（一）如何改善防御武器作戰(zhàn)準(zhǔn)備時(shí)間

預(yù)警系統(tǒng)盡早發(fā)現(xiàn)來(lái)襲的高超聲速目標(biāo)是有效防御高超聲速飛行器的關(guān)鍵。為此，可構(gòu)建多層立體預(yù)警體系，通過(guò)逐層預(yù)警來(lái)提高預(yù)警效率，增加防御武器作戰(zhàn)準(zhǔn)備時(shí)間。預(yù)警探測(cè)體系典型組成結(jié)構(gòu)如圖所示。天基探測(cè)系統(tǒng)主要由天基紅外和天基雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)組成，包括中軌和高軌衛(wèi)星。天基預(yù)警能否在爬升段捕捉住目標(biāo)，是關(guān)系著攔截系統(tǒng)能否及時(shí)做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備，實(shí)施跟蹤和進(jìn)行攔截的關(guān)鍵因素，所以首先充分利用天基衛(wèi)星探測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)態(tài)勢(shì)作出合理行動(dòng)?？栈綔y(cè)系統(tǒng)主要以平流層飛艇和高空氣球兩種飛行器作為平臺(tái)，同時(shí)搭載光學(xué)、紅外和雷達(dá)等探測(cè)器，不受地球曲率的影響，監(jiān)視范圍大，可以作為輔助預(yù)警手段。其次，充分利用機(jī)動(dòng)平臺(tái)前伸部署預(yù)警系統(tǒng)，利用預(yù)警機(jī)、電子偵察機(jī)、艦載雷達(dá)等將預(yù)警系統(tǒng)前伸。地基探測(cè)系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能雷達(dá)、凝視雷達(dá)、電磁籬笆和地基紅外探測(cè)系統(tǒng)組成，部署時(shí)必須根據(jù)同雷達(dá)的用途、特性、戰(zhàn)技性能，充分發(fā)揮各種雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大雷達(dá)探測(cè)縱深，對(duì)目標(biāo)提供較為有效的預(yù)警。組網(wǎng)探測(cè)主要由天基、空基和地基以及海上探測(cè)裝備組網(wǎng)構(gòu)成。endprint

（二）如何提高防御武器探測(cè)跟蹤能力

現(xiàn)役探測(cè)與跟蹤傳感器主要基于雷達(dá)和紅外兩種工作體制，高超聲速目標(biāo)對(duì)雷達(dá)傳感器的探測(cè)波束提出了很高的要求，需要在已有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)應(yīng)積極探索激光成像技術(shù)等新型探測(cè)與跟蹤技術(shù)，研制新型探測(cè)與跟蹤傳感器，提高防御裝備體系探測(cè)高超聲速目標(biāo)的能力。在防御中由于目標(biāo)相對(duì)于地面?zhèn)鞲衅鞯挠^測(cè)仰角變化快、大氣折射嚴(yán)重，加上其高機(jī)動(dòng)性，很容易跟丟，因此，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)應(yīng)立即制定傳感器交接班計(jì)劃并動(dòng)態(tài)修正，對(duì)目標(biāo)的機(jī)動(dòng)區(qū)域進(jìn)行無(wú)縫覆蓋，以達(dá)到全程連續(xù)跟蹤。

（三）如何縮短防御武器反應(yīng)時(shí)間

在作戰(zhàn)準(zhǔn)備時(shí)間有限的情況下，縮短防御武器反應(yīng)時(shí)間是在現(xiàn)役防御裝備體系防御高超聲速武器的必然要求。一方面，應(yīng)優(yōu)化現(xiàn)役防御武器的作戰(zhàn)流程，盡可能減少人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)搜索、建立航跡、威脅判斷、目標(biāo)分配、目標(biāo)指示、目標(biāo)跟蹤、火控解算、控制開(kāi)火、轉(zhuǎn)火或?；鸬冗^(guò)程的全自動(dòng)化；另一方面，改進(jìn)火控解算算法，提高射擊諸元的解算精度和解算效率，增強(qiáng)現(xiàn)役防御武器的作戰(zhàn)效能。

（四）如何增強(qiáng)防御武器攔截能力

從目標(biāo)的快速性及機(jī)動(dòng)性來(lái)看，高超聲速飛行器是一類(lèi)比彈道導(dǎo)彈更難攔截的目標(biāo)，因此需要建立一個(gè)銜接緊密的分層攔截機(jī)制，當(dāng)上一層攔截失效時(shí)，下層攔截手段能夠及時(shí)啟動(dòng)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)射，從而提高攔截成功率。類(lèi)似于彈道導(dǎo)彈攔截方案，高超聲速目標(biāo)的攔截可以采用三段攔截的方式：助推段攔截、巡航段攔截和末段攔截。助推段攔截可采用無(wú)人機(jī)載武器系統(tǒng)，在攔截過(guò)程中應(yīng)注意保持對(duì)敏感地點(diǎn)的24 h不間斷巡航。巡航段攔截需增加攔截距離，縮短武器系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，以此來(lái)增加射擊次數(shù)，從而達(dá)到大幅度提高攔截高超聲速目標(biāo)的效率。末段攔截一方面應(yīng)采用硬殺傷，爭(zhēng)取在末段成功攔截，另一方面要實(shí)施目標(biāo)干擾，使其不能準(zhǔn)確命中目標(biāo)，雙管齊下，將對(duì)受保護(hù)目標(biāo)的破壞降低到最小。在分層攔截過(guò)程中，需要對(duì)目標(biāo)毀傷情況做出合理評(píng)價(jià)，判定是否需要進(jìn)行下一次攔截。因此，需要指揮控制系統(tǒng)具有較高的判斷準(zhǔn)確率及較快的運(yùn)算速度。

高超聲速武器開(kāi)創(chuàng)了戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)新時(shí)代，在這個(gè)新時(shí)代里，落后的就必然挨打。為有效應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，就要逐步開(kāi)展攔截高超聲速飛行器的相關(guān)技術(shù)研究，積極升級(jí)和改進(jìn)現(xiàn)有的防空預(yù)警系統(tǒng)、彈道導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)和空間預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)，盡快發(fā)展高超聲速飛行器攔截系統(tǒng)，防患于未然。發(fā)展功能完備的防御體系，必須要做好充分的準(zhǔn)備，密切跟蹤高超聲速飛行器的發(fā)展動(dòng)態(tài)，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)有防空反導(dǎo)武器的技術(shù)途徑，實(shí)現(xiàn)防御體系的不對(duì)稱(chēng)發(fā)展，在競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)權(quán)。

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