美軍彈道導(dǎo)彈助推段攔截系統(tǒng)淺析

張銳

（91550部隊91分隊大連116023）

美軍彈道導(dǎo)彈助推段攔截系統(tǒng)淺析

張銳

（91550部隊91分隊大連116023）

彈道式導(dǎo)彈具有射程遠、速度高等顯著特點，在其助推段進行攔截可以把威脅消滅在飛行初段，美軍基于助推段攔截系統(tǒng)開展了大量研究工作。論文通過分析幾種防御系統(tǒng)的攔截方式，探討了助推段攔截的手段和分析方法，并分析了助推段攔截系統(tǒng)的攻擊效能。

彈道導(dǎo)彈；攔截系統(tǒng)；攔截彈；助推段

Class NumberTJ761.1

1 引言

二十世紀中葉以來，美國大力發(fā)展反彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，重點防御蘇俄部署的大量洲際彈道導(dǎo)彈。隨著科技的進步和國際形勢的變化，美國的防御體系由單純的防御型轉(zhuǎn)變?yōu)楣シ兰鎮(zhèn)湫?，并不斷對潛在威脅進行評估和分析，以完善自己的防御體系。

美國政府以安全環(huán)境需要為由，在2004年9月部署的地基和?；卸畏烙到y(tǒng)的基礎(chǔ)上，積極推進新的防御系統(tǒng)的建設(shè)，謀求建立針對各種射程的彈道導(dǎo)彈實施全程防御的多層防御系統(tǒng)，特別加緊發(fā)展助推段防御技術(shù)，試圖使進攻導(dǎo)彈在其飛行的最初階段就失去攻擊能力，以便全方位保衛(wèi)本土安全［1～2］。

2 各攔截系統(tǒng)的特點

彈道導(dǎo)彈通過多級火箭攜帶有效載荷，有效載荷包括導(dǎo)彈攜帶的彈頭以及協(xié)助突防的裝置。如果導(dǎo)彈只攜帶一個彈頭，那么這個彈頭通常會在最后一級助推火箭關(guān)閉或燃盡時釋放出去，也有可能在最后一級火箭關(guān)閉之前釋放出去。如果導(dǎo)彈攜帶多個彈頭，那么這些彈頭可以在最后一級助推火箭關(guān)閉或燃盡之前釋放，或者用一個末助推飛行器釋放，末助推飛行器與最后一級助推火箭脫離后，利用自帶的幾臺小發(fā)動機進行機動。

彈道導(dǎo)彈攜帶的彈頭從被釋放出去時起到重返大氣層時止，主要受重力作用，因此它們在太空中是按照彈道軌跡飛行的。在通常會持續(xù)二十幾分鐘的中段飛行期間，彈頭可以被跟蹤到，而且之后所處的位置也可以被準確地預(yù)測出來。當(dāng)這些彈頭降到大約100km高度重返大氣層時，就進入只持續(xù)1min～2min的末段飛行階段［3～4］。

在導(dǎo)彈飛行的助推段、中段和末段三個階段中，每個階段都會面臨不同類型的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，每種類型的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)都有不同的特點［5］。近些年來，美國的導(dǎo)彈防御計劃一直把重點放在中段攔截上。中段攔截的主要優(yōu)勢在于導(dǎo)彈的中段飛行時間長，而且中段的飛行彈道也可以被精確地預(yù)測出來，預(yù)留給攔截彈用于攔截目標的時間長，允許攔截彈飛行的距離也長，因此，僅需要在有限的幾個地點部署中段攔截彈就可以達到防御的效果。但是，中段攔截系統(tǒng)也面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)：一枚進攻導(dǎo)彈能夠釋放數(shù)十個彈頭，彈頭將在數(shù)量上考驗防御系統(tǒng)；此外，進攻導(dǎo)彈還可以通過使用誘餌或其它對抗措施干擾防御系統(tǒng)。

在彈頭飛行末段對其進行攔截也有優(yōu)點，即空氣動力可以很快地將較輕的誘餌同較重的真彈頭區(qū)分開來。末段導(dǎo)彈防御系統(tǒng)可以保衛(wèi)面積較小的區(qū)域免遭從任何地方發(fā)射來的導(dǎo)彈彈頭的攻擊，但每個需要保衛(wèi)的區(qū)域都要有自己的雷達系統(tǒng)和攔截彈。同中段攔截系統(tǒng)一樣，進攻導(dǎo)彈釋放多彈頭時會使防御任務(wù)變得極為復(fù)雜，需要的攔截彈數(shù)量就會多得難以承受［6］。

助推段攔截系統(tǒng)主要利用地基、?；⒖栈蛱旎鶖r截彈，或者機載激光武器，攻擊正在進攻的處于助推段飛行的導(dǎo)彈，使其失去進攻能力。該攔截系統(tǒng)最大的優(yōu)點在于原則上可以避免多彈頭或誘餌帶來的攔截復(fù)雜性問題，因為它可以在導(dǎo)彈釋放這些載荷之前將其攔截［7～8］。

3 助推段攔截的手段及分析方法

助推段攔截系統(tǒng)的主要目標是彈道導(dǎo)彈的助推火箭，因為攔截系統(tǒng)很容易探測到助推火箭的尾焰。如果燃燒中的助推火箭被一枚攔截彈擊中，它就會失去推進能力，但這樣的碰撞并不一定使導(dǎo)彈的全部彈頭都失去攻擊能力，導(dǎo)彈（或許以破片的形式）和它的彈頭將不會直接落下來，它們將繼續(xù)沿著彈道式軌跡繼續(xù)飛行，在目標點前墜落。因此，為了準確攔截導(dǎo)彈，助推段攔截系統(tǒng)必須在導(dǎo)彈達到足夠的速度且其彈頭能夠到達美國之前，使其失去攻擊能力，此時頭體并未分離。如果彈頭與導(dǎo)彈分離，就面臨中段攔截的問題了。對于助推段攔截的手段和分析方法，可以使用想定交戰(zhàn)過程來論證助推段攔截系統(tǒng)的攻防策略［9］。

3.1 典型攻防系統(tǒng)的建模分析

為了加強防御系統(tǒng)的對抗性，美國對射程足以達到本土的典型導(dǎo)彈以及被關(guān)注國家未來可能部署的類似導(dǎo)彈進行建模，按不同環(huán)境建立起彈道導(dǎo)彈在助推段和飛行段的真實空間和時間特征，對飛行狀態(tài)進行仿真分析。被建模的這些目標導(dǎo)彈既有液體推進劑導(dǎo)彈又有固體推進劑導(dǎo)彈，既有遠程彈道導(dǎo)彈又有近程彈道導(dǎo)彈，因為對手從美國沿海的艦艇上發(fā)射近程彈道導(dǎo)彈，也會對美國構(gòu)成潛在威脅。攻防系統(tǒng)的模型充分模擬了典型威脅導(dǎo)彈和防御系統(tǒng)的對抗體系，并為具有不同速度及體積的多種攔截彈建立了模型，探討不同的作戰(zhàn)想定。這些攔截彈的性能相差很大，考慮到助推段防御系統(tǒng)的性能上限，攔截彈的最大飛行速度設(shè)定為10km/s。攻防系統(tǒng)的模型還模擬了類似美海軍標準-2導(dǎo)彈的攔截彈，作為防御從美國沿海的艦艇或其它平臺上發(fā)射的中程或近程彈道導(dǎo)彈的一種手段［10］。

利用這些威脅目標的彈道和對探測器的第一級限制（如雷達的地平線效應(yīng)及云層的覆蓋），分析出攔截彈在來襲導(dǎo)彈處于助推段飛行的不同時間對其進行攔截交戰(zhàn)的運動學(xué)要求。在來襲導(dǎo)彈的助推段飛行階段，為了確定何時進行攔截，要為所模擬的每一條彈道確定射程與助推火箭關(guān)機時間的關(guān)系。并根據(jù)要保衛(wèi)的區(qū)域以及被攔截導(dǎo)彈的彈頭或碎片不能落到的區(qū)域進行假設(shè)，為每一個作戰(zhàn)想定和每一枚來襲導(dǎo)彈確定出適合的最早和最遲攔截時間。

經(jīng)過以上分析后，可以根據(jù)每一種作戰(zhàn)想定地理條件的限制，以及選定的攔截方案的性能需求，并考慮來襲導(dǎo)彈和攔截彈之間的各種交戰(zhàn)想定，最后確定攔截彈的發(fā)射位置、射程以及探測器與跟蹤器的觀測能力。在交戰(zhàn)分析的過程中，可以隨時調(diào)整攔截彈的類型，進行更貼近實戰(zhàn)的想定對抗。

3.2 捕獲與跟蹤系統(tǒng)能力分析

助推段攔截系統(tǒng)的探測器或跟蹤器具有捕獲與跟蹤能力，能夠判定來襲導(dǎo)彈的速度并對其進行跟蹤，其精度是至關(guān)重要的。

為了分析捕獲與跟蹤系統(tǒng)的能力，需要對包括跟蹤精度和威脅導(dǎo)彈狀態(tài)矢量的不確定性等關(guān)鍵參數(shù)進行估計，并基于為每種作戰(zhàn)想定的交戰(zhàn)幾何與假定的探測器特征進行初始分析。根據(jù)初始分析，可以模擬交戰(zhàn)空間軌跡隨時間的演變過程，并評估典型探測器的系統(tǒng)測量不確定性與隨機測量不確定性，以確定攔截系統(tǒng)在中段和交戰(zhàn)時刻的要求［11］。

在實際的作戰(zhàn)過程中，需要連續(xù)監(jiān)測所有潛在的發(fā)射場區(qū)域，盡早發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的發(fā)射。可以考慮部署在空間和飛機上的短波紅外探測器，以及部署在地面和飛機上的雷達兩種用于探測導(dǎo)彈發(fā)射的監(jiān)視探測器；還可以考慮各種陸基、海基和機載雷達。通過對幾種探測方式和助推段攔截彈所需要的可能射程的綜合分析，可以肯定天基探測器是能夠快速探測導(dǎo)彈發(fā)射的惟一可行方案，因為其它幾種探測器方案會受到地球橢球體形狀的影響。

美國現(xiàn)有的“國防支援計劃”的監(jiān)視系統(tǒng)，十秒掃描一次，性能有限，無法用于助推段攔截系統(tǒng)。分析表明，高軌天基紅外系統(tǒng)提供的探測精度與雷達在來襲導(dǎo)彈飛出地平線后所提供的探測精度相同，所以該系統(tǒng)是最有利的探測武器。

跟蹤問題的關(guān)鍵部分是在交戰(zhàn)的最后階段，此時攔截系統(tǒng)已經(jīng)與其助推火箭分離，除了依托非彈上探測器提供的跟蹤數(shù)據(jù)外，主要依靠攔截系統(tǒng)自身攜帶的探測器（可能包括紅外敏感器件、光學(xué)成像系統(tǒng)以及測距系統(tǒng)）的跟蹤能力。

3.3 交戰(zhàn)時間限制的分析

對于助推段攔截系統(tǒng)而言，時間的精確把握是攔截成功的關(guān)鍵。攔截彈飛到威脅目標的時間，既取決于射擊方案的選取時間，也取決于攔截彈必須擊中目標導(dǎo)彈的最晚時間。不管目標導(dǎo)彈沿著何種彈道飛行，必須確保彈頭不能擊中保衛(wèi)區(qū)域內(nèi)的任何地點［12］。

多數(shù)情況下，防御系統(tǒng)需要額外的時間進行形勢評估，因為防御系統(tǒng)可能無法判斷發(fā)射的到底是一枚彈道導(dǎo)彈或是一次普通的航天發(fā)射，甚至無法判斷出是液體導(dǎo)彈還是固體導(dǎo)彈，這些都會對預(yù)計的攔截點產(chǎn)生極大影響。為了研究推遲發(fā)射攔截彈的決策時間可能帶來的影響，必須進行攻防形式的仿真分析。

4 助推段攔截系統(tǒng)攻擊效能分析

助推段攔截系統(tǒng)的攻擊能力由尋的過程中所要求的總的速度變化能力、最后交戰(zhàn)階段所要求的加速能力以及彈上探測器和電子設(shè)備的技術(shù)能力三個方面決定。

如果助推段攔截系統(tǒng)不僅要避免未爆彈藥擊中美國，也要避免擊中其它國家，那么使來襲導(dǎo)彈攜帶的彈藥失去能力是至關(guān)重要的。為了防止被攔截的彈藥擊中其它國家，可以進行如下設(shè)計：

1）設(shè)計有絕對把握摧毀彈頭的助推段攔截系統(tǒng)；

2）建立攔截彈頭的中段防御系統(tǒng)，這種系統(tǒng)要能夠應(yīng)付由助推段攔截所產(chǎn)生的可能無法預(yù)測的破片云；

3）準確預(yù)估助推段攔截時間，使破片落到海里。

對于直接碰撞殺傷類型的攔截彈來說，摧毀來襲導(dǎo)彈的彈頭比僅僅使它的助推器失去能力困難得多；況且導(dǎo)彈的彈頭比發(fā)動機的耐損性更強，彈頭可能會在發(fā)動機受到毀滅性打擊時生存下來，這也是對助推段攔截系統(tǒng)攻擊效能的考驗。

5 結(jié)語

美國在全球范圍內(nèi)部署了多層次、立體化的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，助推段攔截系統(tǒng)是其外層防御系統(tǒng)的一部分。為了及時有效的對抗彈道導(dǎo)彈，在快速決策的同時，還要求攔截彈快速飛行，準確碰撞，為了保證攻擊效能，攔截彈體積必然很大，這就需要均衡設(shè)計速度和體積的關(guān)系。

助推段攔截系統(tǒng)雖然可以成功阻止彈頭到達所要攻擊的目標處，但可能引起核或生化彈頭落到攻擊目標之外的其它區(qū)域，這種安全隱患是助推段防御不可避免的問題。

綜上，助推段攔截系統(tǒng)需要和其它攔截系統(tǒng)配合使用，作為多層導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的第一層，成功碰撞來襲導(dǎo)彈的助推火箭，使其喪失攻擊能力，可以有效降低其它各層防御系統(tǒng)的壓力。

［1］章雅平.美國戰(zhàn)略防御定向能武器發(fā)展方向的調(diào)整［J］.現(xiàn)代兵器，1994（1）：4-5.

［2］李樹勛.美國戰(zhàn)略防御計劃的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.國際展望，1987（5）：20-22.

［3］崔茂東，李華.美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)［J］.導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)，2004（6）：22-26.

［4］孫隆和.美國的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)［J］.電光與控制，2002，9（2）：1-2.

［5］程傳浩，王瑞臣，路德信.彈道導(dǎo)彈的防御與攔截［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2002，30（2）：20-23.

［6］孫景文，李志民.導(dǎo)彈防御計劃與空間對抗［M］.北京：原子能出版社，2004：95-97.

［7］袁俊.導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的彈道導(dǎo)彈突防［J］.上海航天，2005（1）：48-51.

［8］劉燕斌，南英，陸宇平.彈道導(dǎo)彈突防策略進展［J］.導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)，2010（2）：14-18.

［9］何麟書，王書河.針對NMD的幾種可能的突防措施［J］.導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)，2002（2）：23-26.

［10］李海軍.再入機動彈頭的建模與控制［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010：7-8.

［11］李運遷.大氣層內(nèi)攔截彈制導(dǎo)控制及一體化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011：14-15.

［12］陳文光.美國國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)與俄羅斯的應(yīng)對措施［J］.導(dǎo)彈與航天運載技術(shù)，2001（4）：54-60.

A Brief Analysis on Anti-Ballistic missile Interception System in Boost Phase of American Military

ZHANG Rui
（Unit 91，No.91550 Troops of PLA，Dalian 116023）

The Ballistic type missile has the typical characteristic of far range and high velocity,interception of missile in boost phase can eliminate the threat at the initial range of flight.American has done a lot of research on Anti-Ballistic missile Interception in boost phase.The intercept modes of some typical defense systems were analyzed,the measures and analyst methods of Interception at boost phase were discussed,the attack efficiency of Interception system at boost phase were researched.

ballistic missile，interception system，interceptor，boost phase

TJ761.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.006

2017年1月4日，

2017年2月18日

張銳，男，工程師，研究方向：武器裝備。