C—RAM作戰(zhàn)轉向基于導彈和激光武器

肖詠捷+吳曉鷗

地面防空作戰(zhàn)經(jīng)歷了20世紀50年代前的高炮打飛機、冷戰(zhàn)時期的防空導彈打飛機，海灣戰(zhàn)爭中的防空導彈打?qū)椧约耙晾藨?zhàn)爭期間的炮彈打炮彈，即C-RAM（反火箭彈、炮彈和迫擊炮彈）作戰(zhàn)。伊拉克戰(zhàn)爭期間應急采辦的過渡型C-RAM系統(tǒng)已在實戰(zhàn)中取得了成功，如最早部署到伊拉克的雷聲公司基于“加特林”高炮開發(fā)的“百人隊長”系統(tǒng)。后來，一些國家效仿美國研制成功了多種C-RAM系統(tǒng)，如德國萊茵金屬公司基于35毫米“太平盛世”系統(tǒng)和改進型“阿海德”彈藥的“螳螂”（Mantis）系統(tǒng)；意大利奧托·梅萊拉公司開發(fā)的20毫米“豪豬”（Procupine）系統(tǒng)和76毫米“德拉古”（Draco）自行系統(tǒng)等。目前，隨著科技的發(fā)展和新的作戰(zhàn)需求的出現(xiàn)，C-RAM作戰(zhàn)開始轉向基于導彈技術和激光武器。

基于導彈技術的C-RAM系統(tǒng)

用導彈攔截火箭彈、炮彈和迫擊炮彈雖然存在費效比高的問題，但也具有防御范圍廣、攔截距離遠、攔截概率大、附帶損傷小等優(yōu)勢，如以色列的“鐵穹”系統(tǒng)對火箭彈的綜合實戰(zhàn)攔截概率可達到80%。目前，多個國家已經(jīng)研制成功了基于導彈技術的C-RAM系統(tǒng)。

以色列“鐵穹”反火箭彈系統(tǒng)

“鐵穹”反火箭彈系統(tǒng)由以色列拉斐爾公司研制，首次亮相是在2010年歐洲薩托利防務展上，是當前僅有的幾種能夠有效攔截近程火箭彈的系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)的全尺寸研制工作于2007年12月啟動，2011年4月完成首次作戰(zhàn)攔截任務。自投入使用以來，該系統(tǒng)在多次作戰(zhàn)行動中成功攔截數(shù)百枚射向以色列南部戰(zhàn)略要地和人口密集區(qū)域的火箭彈，攔截成功率超過80%。

每套“鐵穹”系統(tǒng)由1部多功能雷達、1個指揮中心和3部發(fā)射架組成，每部發(fā)射架配有20枚“塔米爾”攔截導彈。該彈為小型雷達制導導彈，長3米、重90千克，彈徑160毫米，導彈配備了專門研制的近炸引信。雷達和作戰(zhàn)管理/控制系統(tǒng)都安裝在6×6卡車上。發(fā)射車與預警和指控系統(tǒng)連接，指控系統(tǒng)能夠預測彈著點，以發(fā)射導彈攔截那些真正造成威脅的火箭彈和炮彈?！拌F穹”具有全天候作戰(zhàn)能力，攔截距離為2～40千米，能夠攔截從4～70千米距離發(fā)射的火箭彈，1個“鐵穹”連的防御面積可達150平方千米。

雖然“鐵穹”已取得不俗的戰(zhàn)績，但以色列還在加緊對其進行升級。已近完成升級的“塔米爾”攔截導彈將進入現(xiàn)役。升級型“塔米爾”射程更遠，自主決策能力以及對各種目標（包括彈道導彈）的識別和分析能力都得到增強。此外，以色列還升級了“鐵穹”系統(tǒng)的目標探測系統(tǒng)，升級后的目標探測系統(tǒng)對于襲擊以色列的火箭彈和導彈的探測概率達到99%，更為重要的是該系統(tǒng)能夠精確推算出來襲火箭彈或?qū)椝闇实膮^(qū)域，從而做出更為及時、準確的預警，以減少對居民的影響。

美國EAPS導彈

EAPS導彈是美國陸軍“廣域防護與生存”系統(tǒng)（EAPS）項目其中一個方案。為探求常規(guī)化的導彈攔截系統(tǒng)，美國陸軍啟動了該項目。項目采用雙軌模式，由美國陸軍研究、發(fā)展與工程司令部，航空與導彈研究、發(fā)展與工程中心以及武器研究、發(fā)展與工程中心會同2家公司—洛克希德·馬丁公司與諾斯羅普·格魯曼公司分別開發(fā)。EAPS導彈是洛克希德·馬丁公司的方案。該導彈采用動能技術，也稱作小型“命中即殺傷”導彈攔截彈（MHTK）。

EAPS微型導彈是一種半主動攔截彈，其長不足1米，直徑不到50毫米，發(fā)射重量不超過3千克。由于導彈采用了命中殺傷設計，其高頻導引頭制導導彈實施直接命中，根據(jù)目標類型不同，攔截距離在2.5～3千米之間。戰(zhàn)斗部為純動能戰(zhàn)斗部，不含炸藥，因此也降低了附帶損傷。每個NLOS儲運發(fā)射箱都裝載導彈計算機及通信系統(tǒng)和15個整裝彈單元，整裝彈重約50千克，再裝填操作簡單。由于注重經(jīng)濟可承受性問題，攔截彈可用1發(fā)彈攔截1個目標，單次攔截成本控制在16000美元以下（根據(jù)2006年物價標準）。錐形火控高頻/頻率捷變AESA雷達帶有天線，可提供方位360°、高低90°的探測范圍。整個火控系統(tǒng)能夠安裝在中型戰(zhàn)術卡車上，可提供一個營部署范圍的防護。得益于該公司在“愛國者”PAC-3和“末段高空區(qū)域?qū)椃烙到y(tǒng)”（THAAD）項目獲得的經(jīng)驗，EAPS微型導彈目前已達到技術成熟度6級水平。

2013年3月22日，微型EAPS導彈進行了首次飛行試驗，測得了導彈導引頭、制導、導航與控制系統(tǒng)的性能數(shù)據(jù)。本次試驗是EAPS綜合演示項目下的又一里程碑事件。試驗中，雷達成功探測并跟蹤了飛行中的迫擊炮彈。攔截彈垂直發(fā)射，跟蹤照射器照射迫擊炮彈反射回來的信號飛行。攔截彈機動飛行，逼近目標，與目標迫擊炮彈擦肩而過時，導引頭采集了數(shù)據(jù)。除了采集能表現(xiàn)攔截彈性能的數(shù)據(jù)外，本次試驗還首次演練了整個攔截系統(tǒng)。按計劃，洛克希德·馬丁公司的EAPS微型導彈應該在2013年末進行首次攔截飛行試驗。在組織試驗的同時，洛克希德·馬丁公司也在考慮提高導彈的作戰(zhàn)潛能，如額外采用火箭發(fā)動機，以提高攔截距離；導彈內(nèi)部自由空間可配裝一個新研戰(zhàn)斗部，從而開發(fā)能夠?qū)Ω?、2和3級無人機的新型C-UAS（反無人機）系統(tǒng)。此外，在繼續(xù)進行半主動型EAPS導彈殺傷能力演示測試的同時，該公司也在著手研制具有更多優(yōu)勢的主動型彈頭。

美國AI3攔截彈

AI3系統(tǒng)被稱為“加速改進型攔截系統(tǒng)”，簡稱AI3系統(tǒng)，是美國陸軍的一個快速反應計劃，該計劃要求研發(fā)一套新型攔截系統(tǒng)，用于探測和摧毀突然來襲的火箭彈攻擊。該系統(tǒng)于2012年2月啟動，當時雷聲公司獲得價值7900萬美元的開發(fā)合同。幾個月后，該公司又獲得價值4500萬美元的追加合同，制造1套Ku波段多功能無線電射頻系統(tǒng)（MFRFS）傳感和告警雷達樣機。這些研發(fā)項目被統(tǒng)稱為“加速改進攔截計劃”（AI3），目前，雷聲公司正在按計劃推進該系統(tǒng)的研制工作。美國陸軍原決定采購超過700枚攔截彈，但目前已決定不再尋求這種攔截能力，而是致力于對其備選方案進行評審。

低成本AI3導彈采用半主動毫米波尋的導引頭（MFRFS雷達的縮小版）以及ATK公司提供的殺爆戰(zhàn)斗部，而火箭發(fā)動機則來自AIM-9M空空導彈。AI3導彈利用“復仇者”發(fā)射平臺，對火控系統(tǒng)進行了微小的技術改進。MFRFS雷達提供監(jiān)視、跟蹤、數(shù)據(jù)鏈路和照射，“哨兵”雷達提供遠距離預警和監(jiān)視。用于機動作戰(zhàn)時，系統(tǒng)可由中型戰(zhàn)術卡車運輸；用于基地防護時，系統(tǒng)可安裝在托盤上部署。AI3導彈主要用于對付阿富汗叛亂分子慣于使用的107毫米火箭彈。配上性能卓越的火箭發(fā)動機和導引頭，該導彈還能夠摧毀炮彈、迫擊炮彈以及巡航導彈和無人機系統(tǒng)。endprint

從2013年5月以來，AI3導彈進行了2次控制試驗測試其性能。首次試驗是沿預設路徑飛行，驗證了導彈的氣動性能。第2次試驗是利用雷達數(shù)據(jù)鏈路進行彈道更新。AI3導彈首先通過無線電鏈路在MFRFS雷達的控制下飛行，在進入目標攔截范圍內(nèi)則轉由自身導引頭制導。2013年8月進行的第1次制導飛行試驗就驗證了導彈由雷達制導準確地移交給彈載導引頭制導的過程。2013年8月底進行了第2次制導飛行試驗，試驗中，AI3導彈摧毀了1枚低仰角發(fā)射的107毫米火箭彈。2013年9月，AI3攔截彈成功進行了演示試驗。2013年10月21日，在美國陸軍協(xié)會年會上，AI3戰(zhàn)斗組件（雷聲公司AIM-9X“響尾蛇”導彈的變型）演示了保護前方作戰(zhàn)基地防御火箭彈、迫擊炮彈和無人機等多種空中威脅的能力。整套AI3戰(zhàn)斗組件包括攔截彈、發(fā)射裝置、Ku波段火控雷達以及指控節(jié)點。

雖然美國陸軍決定不再采購AI3攔截彈，但雷聲公司仍在繼續(xù)投資改進AI3攔截彈能力，并希望未來能夠演示其攔截巡航導彈的能力。隨著巡航導彈和無人機威脅逐漸成為陸軍關注的焦點，雷聲公司探索進一步提高系統(tǒng)性能，著手解決射程問題，以滿足陸軍“間瞄火力防護性能增量2-攔截”（IFPC Inc 2-I）的需求。為此，雷聲公司開發(fā)了新的蛋形整流罩設計方案，由于導彈具有更好的氣動性能，其射程將會增大1倍。

意大利的導彈方案

2013年7月初，MBDA公司意大利分公司披露了其C-RAM演示項目。該項目由意大利國防部通過2個合同提供部分資金。項目的第一步是明確導彈和傳感器領域一些符合要求的新興技術；第二步是研制技術演示器，涉及1枚配有自動化目標捕捉及告警信息分發(fā)系統(tǒng)的微型導彈。除了成本問題，還要求系統(tǒng)具有機動性。

MBDA公司意大利分公司對威脅方案和作戰(zhàn)理念進行了全面分析后，明確了系統(tǒng)采用半主動激光制導體制的方案。導彈可垂直發(fā)射，也可由可瞄準的發(fā)射裝置發(fā)射，前者采用發(fā)射前鎖定模式，后者采用發(fā)射后鎖定模式。演示階段將生產(chǎn)出激光瞄準裝置。根據(jù)設計圖的勾畫，該系統(tǒng)是1輛載有8枚垂直發(fā)射導彈的4×4車和1輛載有類似超近程防空導彈所用的瞄準式炮塔的4×4車。根據(jù)提供的技術數(shù)據(jù)顯示，導彈長2米，直徑為127毫米，發(fā)射重為43千克，最大速度為1600米/秒，最大加速度為50g，平均速度大于馬赫數(shù)3。在戰(zhàn)斗部方面，經(jīng)過對破片的質(zhì)量和形狀進行詳細透徹的分析后，MBDA公司意大利分公司肯定了“多桿前射”戰(zhàn)斗部的潛在有效性。同時，該公司也開展了近炸引信的研究和預研分析。系統(tǒng)會配備指揮控制中心，以及有效探測距離達20千米的捕捉和跟蹤3維雷達。1個連將配4部發(fā)射裝置，發(fā)射裝置相隔400米部署，屆時，攔截半徑為6千米。為實現(xiàn)C-RAM效能的最大化，MBDA公司意大利分公司也在尋求將火炮系統(tǒng)集成到指揮控制單元，該指揮單元還將集成1種近程防空系統(tǒng)，以在應對非RAM類目標時提供更廣的防御范圍。

基于激光武器的C-RAM系統(tǒng)

雖然研制與生產(chǎn)基于高能激光武器的C-RAM系統(tǒng)的初期費用要遠遠高于基于高炮和導彈的系統(tǒng)，但高能激光武器具有的優(yōu)勢，包括在非殺傷到殺傷范圍內(nèi)以逐級增強的方式對付常規(guī)目標的能力、沒有附帶損傷、能夠?qū)崿F(xiàn)精確打擊、不使用彈藥、后勤負擔小、沒有發(fā)射征候等特點，使得美國、德國等國積極開發(fā)基于激光武器的C-RAM系統(tǒng)，并已取得很大進展。從整體看，低功率激光器已較為成熟，但真正能夠?qū)崿F(xiàn)C-RAM作戰(zhàn)的高能激光器仍有待發(fā)展。

美國ADAM激光武器系統(tǒng)

洛克希德·馬丁公司3年多來一直在自籌資金開發(fā)“區(qū)域防護反彈藥”（ADAM）系統(tǒng)，旨在提供一種實用的、經(jīng)濟可承受的定向能武器系統(tǒng)，以應對現(xiàn)實的近距離威脅，諸如簡易火箭彈、無人機和小型舟艇等。該系統(tǒng)能夠在5千米遠的距離上跟蹤目標，在2千米的距離上摧毀目標，既可獨立使用，用于防御諸如“卡?！敝惖幕鸺龔?，也可配裝外部指示裝置，用于攔截無人機。

ADAM系統(tǒng)目前處于樣機階段，使用的是10千瓦功率的商用光纖激光器，以及公司的光束控制結構、軟件和算法，其余的硬件元件，包括光束指示器以及配套的傳感器等，也都是商業(yè)現(xiàn)貨。ADAM系統(tǒng)由1臺單機筆記本計算機操作，目前正在致力于將對人員的需求降到最低。該系統(tǒng)可集成接入更高級別作戰(zhàn)管理和用戶接口。ADAM樣機放置在集裝箱中由拖車運載。洛克希德·馬丁公司已在演示中驗證，10千瓦功率的商用激光器由新開發(fā)的光束控制軟件控制聚焦時具有足夠的能量，可使ADAM系統(tǒng)設計用于防御的近距離威脅失去效能。但對于更為復雜的威脅，如迫擊炮彈或炮彈，該公司將評估對更高功率激光器的需求。

2012年，ADAM系統(tǒng)在“模擬飛行”模式下摧毀了1架翼展約3.5米的“魚鷹”無人機和由纜繩系留的11枚小口徑火箭彈。該系統(tǒng)在大約2千米的距離上捕捉、跟蹤和攔截了每一枚火箭彈。2013年3月和4月，該系統(tǒng)成功地在1.5千米的距離上攔截了8枚自由飛行的“卡桑”類火箭彈目標。ADAM也在更遠的距離上跟蹤到幾架無人機，演示了其作為傳感器的性能，能夠進行目標跟蹤和識別。

美國HEL-MD激光武器

HEL-MD（“高能激光機動演示器”）起源于2007年中，當時波音公司和諾斯羅普·格魯曼公司被授予2份“階段I”合同，要求開發(fā)1種陸基機動激光系統(tǒng)。2009年，波音公司獲準繼續(xù)開展研究和開發(fā)工作，制造1個演示器，以安裝在重型寬體戰(zhàn)術卡車底盤上。2011年，波音公司完成了低功率系統(tǒng)試驗，演示了系統(tǒng)能夠捕捉、跟蹤和瞄準運動中的炮彈。

2012年10月3日，波音公司表示已成功完成HEL-MD地面機動激光戰(zhàn)車的研發(fā)，并進行了測試。該激光戰(zhàn)車由1臺8×8輪式、500馬力的奧什科什重型擴展機動性戰(zhàn)術卡車改裝而成，上面安裝了1臺輸出功率10千瓦的高能固體激光器和伸縮式光束定向器。波音公司表示“高能激光機動試驗機器”已經(jīng)做好了參加實地演練的準備，但事實上，該“激光戰(zhàn)車”的輸出功率距離美軍希望的100千瓦的門檻值還有很大差距，但是“激光戰(zhàn)車”試驗成功仍然標志著美軍激光武器的研制進入了一個新階段。endprint

HEL-MD系統(tǒng)包括激光子系統(tǒng)（LSS）、熱管理系統(tǒng)（TMS）、光束控制系統(tǒng)（BCS）、指揮控制通信（C3）子系統(tǒng)、車輛平臺子系統(tǒng)（VPS）和電源子系統(tǒng)（EPS）。HEL-MD系統(tǒng)使用開放系統(tǒng)結構的模塊化設計方法。HEL-MD系統(tǒng)可以從傳感器收到幾個跟蹤數(shù)據(jù)文件，從數(shù)據(jù)文件提取目標，再追蹤、識別和按照重要性對目標排序；穿越障礙保持對捕獲目標的追蹤；確定目標瞄準點和交戰(zhàn)時間；使激光束定向在目標上，核實目標被擊中。美國陸軍空間和導彈防御司令部選擇了洛克希德·馬丁公司所屬的阿庫萊特公司為HEL-MD項目開發(fā)60千瓦激光模塊。該公司將利用美國軍用強大電子激光倡議（RELI）的技術，建造與RELI 25千瓦激光器相同的附加RELI 2千瓦光纖激光模塊，以實現(xiàn)60千瓦的輸出功率。該公司將研制RELI光束組合光纖陣列和光譜光束合成器以適應功率增加造成的更大熱負荷。

德國萊茵金屬公司的光束疊加技術

德國萊茵金屬公司正在研究高能激光器方案。2012年11月末，該公司在瑞士澳克森布登試驗場測試了50千瓦功率的高能激光系統(tǒng)，涉及從目標探測、跟蹤和攔截的整個作戰(zhàn)序列。萊茵金屬公司采用光束疊加技術，通過分別設置的高能激光器照射單個目標?！鞍l(fā)射”試驗主要涉及1個30千瓦功率武器站，集成到該公司研制的防空炮塔，用于靜態(tài)和動態(tài)試驗；1個20千瓦功率的武器站，與靜態(tài)炮塔集成。該公司采用50千瓦功率的武器站進行了1次靜態(tài)試驗，激光器在1千米的距離上切割了1根15毫米厚的鋼梁。該公司還用30千瓦功率的動態(tài)武器站在幾秒鐘的時間內(nèi)摧毀了1架以50米/秒的速度垂直俯沖的無人機。此外，該公司還用30千瓦功率激光器摧毀了1枚模擬迫擊炮彈以50米/秒的速度飛行的82毫米鋼球。

對目標的精確跟蹤是由激光器模塊的光束形成裝置完成的。由于極大地增強了功率密度，使其近乎翻倍，萊茵金屬公司成功地縮小了武器站的尺寸。根據(jù)計劃，60千瓦功率的激光器會在2013年末進行試驗，同時，該公司也將繼續(xù)開展其與發(fā)射“阿海德”彈藥的速射炮的集成工作，探尋火炮與激光器之間潛在的協(xié)同增效方案，而120千瓦功率的激光器會在2015年左右進行集成，基于激光器的C-RAM系統(tǒng)完成研制并完全達到合格標準有望在2020年實現(xiàn)。此外，萊茵金屬公司也在探索車載激光器方案，已開展的首個嘗試是在TM170裝甲運輸車上安裝1千瓦功率的激光器。

MBDA公司德國分公司的方案

MBDA公司德國分公司在高能激光器領域投入較多。該公司于2000年末開始深入研究將商用固態(tài)激光器應用于軍事領域，最初獲得的是單模光纖激光器，在進行了一系列針對各類彈藥的末端效果試驗之后，優(yōu)化了斑直徑對旋轉目標的試驗，這些工作促使MBDA公司德國分公司萌發(fā)了研制基于激光器的C-RAM系統(tǒng)的想法。研發(fā)工作最初集中在光束指示器、能量分析以及幾何復形等。目前，該公司已經(jīng)研制出1個技術演示器，由4個10千瓦功率激光器組成。該演示器在施洛本豪森進行了試驗，在500米距離上成功地在1塊6毫米厚的T形構造鋼上鉆孔。但應對RAM彈藥還要面對諸如炮彈飛行速度較高、迫擊炮彈識別征候低、作戰(zhàn)距離要超過1千米等其他技術挑戰(zhàn)。要擊落彈藥目標將需要100千瓦功率的激光光束對目標保持幾秒鐘，距離不超過3千米。MBDA公司德國分公司通過采用現(xiàn)有商用激光器，組織了幾次試驗，驗證了其激光器技術演示器已經(jīng)能夠發(fā)射大功率激光，并能對位于較遠距離的移動目標發(fā)射高能激光光束。其設計的C-RAM激光武器系統(tǒng)與“凱撒”車載炮的尺寸相近，能夠由A400M飛機空運。

就目前而言，技術演示器可以說是達到技術成熟度5～6級水平，整個殺傷鏈已于2012年10月初在德國奧博捷登堡的WTD52試驗場進行過演示?？ㄎ鞯习补镜腟pexer搜索雷達和Meos II紅外光電系統(tǒng)捕捉到目標，為激光照射器提供指示，瞄準目標，隨后，激光器觸發(fā)，將激光能量釋放于目標。目標是1個與通用榴彈相同尺寸的仿制品，距離2～2.5千米，飛行高度為1千米。盡管目標在無序地移動，但系統(tǒng)仍成功地對其進行了激光照射。這是歐洲首次使用40千瓦功率激光器演示從探測到壓制飛行目標的整個殺傷過程。MBDA公司德國分公司還要逐步優(yōu)化該系統(tǒng)。下一步將側重提高其功率，加速整個攔截鏈的運行，并使系統(tǒng)能夠攔截飛行速度更快的目標，同時也使系統(tǒng)更為緊湊，并繼續(xù)演示各種系統(tǒng)應用。當前的系統(tǒng)是基于各種模塊的，包括動力供給、冷卻系統(tǒng)、火控系統(tǒng)和40千瓦功率激光器等。單個激光模塊的功率實際上可由10千瓦進一步提高20千瓦。該公司預計下個10年初期將會有首套可在軍事行動中使用的激光武器系統(tǒng)用于承擔C-RAM任務，而反無人機系統(tǒng)可能會更早一些出現(xiàn)。endprint