李士剛,張力爭
(1.海軍駐上海地區(qū)航天系統(tǒng)軍事代表室,上海 200001;2.北京機(jī)電工程總體設(shè)計部,北京 100854)
彈道導(dǎo)彈憑借其反應(yīng)快、射程遠(yuǎn)、精度高、威力大、突防能力強(qiáng)、可全天候作戰(zhàn)使用等特點,在戰(zhàn)場上發(fā)揮著越來越重要的作用。隨著導(dǎo)彈技術(shù)與反導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展,以美、俄等大國為首的國家相繼建立了全方位的反導(dǎo)體系以應(yīng)對彈道導(dǎo)彈的威脅。彈道導(dǎo)彈能否突破敵方反導(dǎo)系統(tǒng)攔截,是衡量彈道導(dǎo)彈生存能力和戰(zhàn)斗力的重要指標(biāo)。彈道導(dǎo)彈突防技術(shù)已成為軍事強(qiáng)國新一代彈道導(dǎo)彈的基本設(shè)計要素[1-2]。
從目前導(dǎo)彈的技術(shù)發(fā)展和戰(zhàn)術(shù)使用來看,未來彈道導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的命中精度、殺傷能力、生存能力、突防能力、可靠性、操作性、成本等,一直是倍受關(guān)注的指標(biāo)[3]。開展彈道導(dǎo)彈突防技術(shù)、突防裝置和突防戰(zhàn)術(shù)的研究,實現(xiàn)全程彈道反攔截戰(zhàn)術(shù),對于提高彈道導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)效能具有十分重要的意義。
美國是世界上最積極發(fā)展彈道導(dǎo)彈防御的國家,其彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(BMDS)是迄今為止最為復(fù)雜和龐大的武器系統(tǒng),現(xiàn)行的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是三段式多層攔截模式,即助推段防御、中間段防御和末段防御,其組成關(guān)系如圖1所示。每段防御系統(tǒng)由警戒系統(tǒng)和攔截系統(tǒng)組成。警戒系統(tǒng)實現(xiàn)對彈道導(dǎo)彈從發(fā)射到命中目標(biāo)全過程的探測、發(fā)現(xiàn)、跟蹤和威脅分析,引導(dǎo)攔截系統(tǒng)在合適階段實施攔截。
圖1 美國導(dǎo)彈防御系統(tǒng)組成
面對日益完善、健全的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng),如何提高彈道導(dǎo)彈突防能力成為彈道導(dǎo)彈從預(yù)研或研制立項前亟需考慮的問題。根據(jù)現(xiàn)階段彈道導(dǎo)彈突防手段來看,常見的彈道導(dǎo)彈突防策略主要分為兩大類,即反偵察類和反攔截類,反攔截類突防策略又包括導(dǎo)彈機(jī)動、加強(qiáng)防御策略兩大類。圖2為彈道導(dǎo)彈突防策略分類圖[4]。
圖2 彈道導(dǎo)彈突防策略分類
電子干擾與誘餌策略是目前彈道導(dǎo)彈最常見的突防手段。電子干擾泛指一切能夠破壞或擾亂雷達(dá)正常探測目標(biāo)的戰(zhàn)術(shù)或技術(shù)措施[1]。隨著雷達(dá)技術(shù)不斷進(jìn)步,雷達(dá)對彈道導(dǎo)彈的預(yù)警、探測、彈道計算能力越來越高。要求彈道導(dǎo)彈具備強(qiáng)大的電子干擾能力,降低敵方雷達(dá)的預(yù)警水平,提高導(dǎo)彈生存能力。
電子干擾是通過輻射、轉(zhuǎn)發(fā)、反射或吸收電磁能,削弱或破壞敵方雷達(dá)對目標(biāo)的探測跟蹤能力。按干擾能量來源劃分,可將電子干擾分為有源干擾和無源干擾兩類,按干擾的作用機(jī)理可將電子干擾分為壓制干擾和欺騙干擾。如圖3所示。
圖3 彈道導(dǎo)彈電子干擾分類
彈道導(dǎo)彈突防措施中的有源電子干擾是通過有源電子干擾機(jī)發(fā)射或轉(zhuǎn)發(fā)電磁干擾信號,擾亂或欺騙敵方雷達(dá)探測設(shè)備,使其不能正常工作,甚至無法工作或上當(dāng)受騙,從而掩護(hù)導(dǎo)彈順利突防。
彈道導(dǎo)彈施放有源電子干擾最常用的手段是彈頭上安裝彈載干擾機(jī)或?qū)S脵C(jī),主動發(fā)射噪聲、連續(xù)波、脈沖干擾或者復(fù)制對方探測雷達(dá)信號進(jìn)行假目標(biāo)、距離、速度干擾。由于彈載干擾機(jī)隨彈頭共同飛行,因此該方法比較適用于機(jī)動彈道導(dǎo)彈。此外,對于傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈,或機(jī)動彈道導(dǎo)彈拋物線段也可將電子干擾機(jī)或?qū)S脵C(jī)進(jìn)行拋擲,實現(xiàn)距離、速度欺騙干擾外還可實現(xiàn)角度欺騙干擾。在多重電子干擾條件下,對方雷達(dá)探測范圍整體縮小,并在干擾機(jī)方向形成內(nèi)凹,產(chǎn)生盲區(qū),通過規(guī)劃適合的飛行路徑,可以有效回避威脅,提高突防效果[5]。資料顯示,美國的Mk500彈道導(dǎo)彈“特拉依金特”的彈頭就加裝了彈載有源電子干擾機(jī)。
無源干擾原理主要包括兩個:一是利用箔條掩護(hù)目標(biāo),使目標(biāo)淹沒在箔條的反射信號中,從而降低雷達(dá)對目標(biāo)的檢測概率;二是模擬目標(biāo)的電磁反射特性和運(yùn)動特性,迷惑雷達(dá)的目標(biāo)識別系統(tǒng),使雷達(dá)處理能力飽和而失效。
彈道導(dǎo)彈另一常見的突防手段是施放誘餌干擾。誘餌干擾要求誘餌必須具有與被掩護(hù)真目標(biāo)相同的回波特征,能夠產(chǎn)生虛假信息,有效地破壞雷達(dá)對真實目標(biāo)的探測和跟蹤。誘餌干擾可分為輕誘餌、重誘餌及智能誘餌等。導(dǎo)彈在大氣層之外的被動段階段,可以施放輕質(zhì)形狀似真實彈頭的誘餌,包括用金屬涂層柔性塑料制成許多“氣球”。重誘餌具有與彈頭同樣的彈道特性和可被探測特性,增加探測器發(fā)生錯誤識別的概率或消耗攔截彈,主要用于中末段突防。智能誘餌能夠根據(jù)敵方探測雷達(dá)信息確定誘餌應(yīng)發(fā)射的脈沖信號,從而實現(xiàn)距離、速度、角度欺騙。此外,智能誘餌還能引誘攔截彈的能力,將攔截彈引導(dǎo)向誘餌,從而保證彈頭的生存能力。
受彈頭空間、重量限制,彈道導(dǎo)彈無論加裝電子干擾設(shè)備還是誘餌均占用彈頭內(nèi)有限的空間、載荷資源。因此,需對彈頭開展總體優(yōu)化設(shè)計,既要提高導(dǎo)彈的突防能力,又不能因加裝電子干擾設(shè)備或誘餌而影響導(dǎo)彈總體性能。
彈道導(dǎo)彈助推段飛行過程中,發(fā)動機(jī)工作時間長,且發(fā)動機(jī)火焰紅外特性明顯;加之彈頭與發(fā)動機(jī)未分離導(dǎo)彈雷達(dá)散射截面積較大,因此易于被反導(dǎo)探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。因此,對彈道導(dǎo)彈攔截的最佳時機(jī)是在助推段進(jìn)行攔截。為避免在助推段被攔截,典型的助推段突防策略是研制速燃助推技術(shù),縮短導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)工作時間并使其在大氣層內(nèi)關(guān)機(jī)。該突防技術(shù)可以不降低發(fā)動機(jī)動力性能前提下降低助推發(fā)動機(jī)工作時間;能夠保證發(fā)動機(jī)在大氣層內(nèi)關(guān)機(jī),從而為對方預(yù)警衛(wèi)星的紅外探測發(fā)現(xiàn)定位增加難度;速然助推能夠壓低彈道最高點,使導(dǎo)彈快速進(jìn)入大氣層,從而使用于攔截的X射線激光器、中性粒子束等武器在大氣層內(nèi)衰減大大增大、效能顯著降低。美國的“三叉戟2”彈道導(dǎo)彈即采用了固體無焰末助推系統(tǒng),能夠降低導(dǎo)彈末助推艙進(jìn)行末段修正時被敵方預(yù)警衛(wèi)星紅外探測系統(tǒng)的探測概率。
由雷達(dá)方程可知,雷達(dá)探測距離R與目標(biāo)雷達(dá)截面積σ的四次方根成正比,即
因此,通過各種隱身措施降低彈道導(dǎo)彈的雷達(dá)截面積σ,能夠大大減小反導(dǎo)探測系統(tǒng)的探測距離,從而降低反導(dǎo)系統(tǒng)反應(yīng)時間。
雷達(dá)隱身技術(shù)主要通過采取彈頭外形優(yōu)化設(shè)計、涂覆雷達(dá)隱身材料、導(dǎo)彈使用策略優(yōu)化等措施,降低導(dǎo)彈的雷達(dá)散射截面積,從而降低敵方雷達(dá)的探測能力,壓縮敵方反導(dǎo)系統(tǒng)反應(yīng)時間,提高導(dǎo)彈突防能力。彈頭優(yōu)化設(shè)計主要是針對彈頭上的雷達(dá)強(qiáng)散射點進(jìn)行外形優(yōu)化設(shè)計,并結(jié)合吸波涂層處理,達(dá)到削弱彈頭雷達(dá)強(qiáng)散射點的目的;涂覆雷達(dá)隱身材料主要針對彈頭大面積隱身處理或局部隱身處理,通常是采用涂覆吸波材料的方法,降低彈頭的雷達(dá)回波強(qiáng)度;導(dǎo)彈使用策略優(yōu)化主要針對導(dǎo)彈飛行過程中采取隱身措施,如導(dǎo)彈姿態(tài)優(yōu)化設(shè)計、導(dǎo)引頭開機(jī)前天線偏轉(zhuǎn)、空氣舵偏轉(zhuǎn)等措施。
此外,隱身技術(shù)還包括紅外隱身技術(shù)。紅外隱身措施主要包括:在固體推進(jìn)燃料中加入特殊添加劑等手段改變發(fā)動機(jī)尾焰亮度、形狀等紅外信號特征,或是在彈頭上覆蓋冷卻金屬包絡(luò)層,降低導(dǎo)彈飛行過程中由于氣動熱導(dǎo)致的彈體表面溫度升高,降低彈頭自身紅外輻射,最終有效縮短反導(dǎo)系統(tǒng)的紅外探測距離。
加強(qiáng)防御策略主要包括彈頭加固、攜帶護(hù)衛(wèi)導(dǎo)彈等措施。彈頭加固主要是對彈體表面進(jìn)行處理,如包覆吸收材料或多孔膨脹材料,降低攔截彈爆破沖擊波;為防電磁脈沖,需對彈上含射頻天線的電子設(shè)備內(nèi)部采用增加濾波器、限幅器、特種保護(hù)線路等措施避免設(shè)備被強(qiáng)電磁脈沖燒毀。
攜帶護(hù)衛(wèi)導(dǎo)彈是彈道導(dǎo)彈加強(qiáng)防御策略,提高導(dǎo)彈突防能力的新的舉措。護(hù)衛(wèi)彈能夠?qū)撤綌r截彈發(fā)動主動進(jìn)攻,從而保護(hù)進(jìn)攻導(dǎo)彈不被攔截。攜帶護(hù)衛(wèi)彈要求進(jìn)攻導(dǎo)彈空間及載荷較大,在裝載有效載荷的同時需考慮護(hù)衛(wèi)彈所帶來的資源消耗。本突防方法適用于具有戰(zhàn)略地位的大型彈道導(dǎo)彈,如戰(zhàn)略核導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程戰(zhàn)略導(dǎo)彈等。
導(dǎo)彈機(jī)動發(fā)射和機(jī)動彈道飛行是導(dǎo)彈機(jī)動策略的兩大主要措施。彈道導(dǎo)彈機(jī)動發(fā)射,可采用發(fā)射車、大型艦船、潛艇平臺發(fā)射,代替導(dǎo)彈發(fā)射井發(fā)射方式,從而提高彈道導(dǎo)彈的發(fā)射位置的不確定性,降低敵方預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警時間,為導(dǎo)彈突防創(chuàng)造較好的條件。
導(dǎo)彈機(jī)動飛行主要目的是增加敵方反導(dǎo)系統(tǒng)對導(dǎo)彈彈道預(yù)測難度,同時利于躲避攔截彈的攔截。導(dǎo)彈機(jī)動飛行通常有全彈道變軌和彈道末段機(jī)動飛行。全彈道變軌采取高彈道彈頭、機(jī)動彈頭、部分軌道轟炸技術(shù)等。高彈道機(jī)動是指彈頭以近似垂直的角度再入大氣層,彈頭速度高,敵方防御系統(tǒng)較難對垂直方向進(jìn)行探測覆蓋及攔截。機(jī)動彈頭指彈頭與助推發(fā)動機(jī)分離后,按照拋物線彈道進(jìn)入大氣層外,隨后彈頭到達(dá)預(yù)定位置再入,彈頭再入初期仍采用拋物線彈道形式,當(dāng)彈頭控制系統(tǒng)判斷到達(dá)機(jī)動飛行點后,控制系統(tǒng)控制彈頭按預(yù)定機(jī)動彈道飛行,直至命中目標(biāo)。機(jī)動彈頭的優(yōu)點是彈頭飛行彈道低,且彈道機(jī)動,不易被防御系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)測彈道并實施攔截。資料顯示,美國的“潘興”導(dǎo)彈末段突防采用的是螺旋彈道技術(shù),該導(dǎo)彈再入時采用螺旋式飛行軌跡,增加了末段的機(jī)動能力。
多彈頭技術(shù)分為兩種:一是集束式彈頭[7],即一枚導(dǎo)彈攜帶裝有數(shù)個子彈頭的母艙,打擊目標(biāo)時,各子彈頭沿著大致相同的彈道攻擊同一面目標(biāo);二是分導(dǎo)式多彈頭,即一枚導(dǎo)彈攜帶多個沿不同軌道瞄準(zhǔn)不同目標(biāo)的子彈頭,每個子彈頭就是一枚可以產(chǎn)生巨大殺傷效果的炸彈,即使這些彈頭被擊毀,也可以大大消耗攔截導(dǎo)彈數(shù)量,從而使后續(xù)導(dǎo)彈得以突防。實施多彈頭的主要目的是進(jìn)行飽和攻擊,使敵方防御系統(tǒng)信息處理能力攔截彈發(fā)射及制導(dǎo)能力達(dá)到飽和,從而提高打擊目標(biāo)的成功概率。有關(guān)研究證明,當(dāng)子彈頭為5~15枚時,攔截導(dǎo)彈基本上無法應(yīng)付。
彈道導(dǎo)彈突防與防御系統(tǒng)是一對矛與盾的關(guān)系,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,導(dǎo)彈防御系統(tǒng)不斷進(jìn)步,對彈道導(dǎo)彈突防能力提出更高要求。要實現(xiàn)彈道導(dǎo)彈的真正突防,需要綜合運(yùn)用電子干擾、誘餌、隱身、加強(qiáng)防御、導(dǎo)彈機(jī)動等多種突防策略。本文介紹了彈道導(dǎo)彈常用的突防策略,并重點對電子干擾與誘餌、隱身、彈道機(jī)動策略進(jìn)行論述。上述三種手段是彈道導(dǎo)彈突防措施中應(yīng)用較多的方法。隨著時代的發(fā)展,需要彈道導(dǎo)彈在突防手段、導(dǎo)引控制、機(jī)動能力、導(dǎo)彈使用策略等方面不斷優(yōu)化,提高導(dǎo)彈突防能力。
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