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中國反艦彈道導彈成美航母剋星


http://news.wenweipo.com   [2013-11-03]    我要評論

【文匯網訊】2013年10月27日,一部稱為《無聲較量》的紀錄片在網絡上走紅,紀錄片中提到了近年來一些核心部門發生的出賣情報、投敵叛國的事件。畫面中還出現了我國神秘的東風-21D反彈道導彈的資料信息。

據環球網報道,反艦彈道導彈實際上是普通彈道導彈的「改進版」,普通彈道導彈射程遠,可達數千公里,但由於最後階段速度太快(可達十倍以上音速),難以控制,故只能打擊固定目標。為了突破這個局限,蘇聯在赫魯曉夫時代曾秘密研製過具有末端制導能力、可打擊移動目標的彈道導彈。由於此類彈道導彈主要針對移動在大洋中的航母戰鬥群,故稱為「反艦彈道導彈」,也叫「航母殺手」。西方盛傳我國「東風21D」彈道導彈即為一種「反艦彈道導彈」。

那麼到底有沒有反艦導彈這種武器呢?反艦導彈到底是如何實現在廣闊海洋上對航母的獵殺呢?最近阿根廷一個軍事論壇網站公佈的圖片似乎給我們解答了這個問題。

2013年年初,阿根廷一家軍事論壇公佈了一張GOOGLE EARTH衛星圖片,在圖片中顯示在中國戈壁沙漠中有一個長度大約為200米的巨型白色人造結構,據該論壇稱,這個人造結構在模擬美軍大型航母的甲板,並配圖進行了比較。在圖中,所謂模擬甲板被武器轟擊出兩個巨大的彈坑,十分醒目。

所謂的「航母殺手」究竟是什麼東西?可能大家都會覺得彈道導彈對航母是一個很致命的對抗武器,實際上,對於航母來說,彈道導彈屬於一種不對稱的攻擊手段。

反航母的彈道導彈的主要目標是航母。它的有效作戰範圍是將近2000公里。也就是說,從中國發射的話這個導彈打不到美國的本土,無法對美國本土和太平洋區域的夏威夷群島構成威脅。反過頭來,航母可以到世界的任何角落,它可以對別國的內陸縱深實施打擊。

所以所謂的「航母殺手」實際上是一個防禦性的武器。從技術發展的角度來說,它不過是一個岸防兵器。從岸防兵器的發展歷史來看,最早的岸炮可以對進入到己方海岸幾公里、十幾公里到幾十公里這個範圍內的目標實施打擊。後來有了岸艦導彈,岸防的距離前推到幾十到上百公里。

現在,按照美媒的說法,彈道導彈依然是依托在大陸的發射陣地上,只不過把對海防禦的縱深向前推到了上千公里而已。從本質上來說,它依然是屬於岸防兵器。也就是說,反航母的彈道導彈是一個純粹的防禦性武器。而航母本身,卻是一個純粹的進攻性武器。

如果用一個形象的比喻來說,航母可能相當於主人養的一條惡狗,這條惡狗可以在世界範圍內到處咬人。而反航母的導彈,也就是所謂的「航母殺手」,實際上不過是相當於一個打狗棍--這個打狗棍可以把惡狗驅離自己的家園,但不可以打到別人的家裡去。

反艦彈道導彈通常被認為是一種全新的武器,其實並非如此。對彈道導彈自身來說,要打擊水面艦艇之類的活動目標主要有兩個問題需要解決:一是導彈制導,解決目標脫離瞄準點的問題,要做到能及時發現、跟蹤目標;二是導彈控制,要確保準確命中被鎖定的目標。

1984年服役的美國「潘興」-2型中程彈道導彈採用雷達地形匹配製導,與反艦彈道導彈同樣需要應用末端精確制導和再入機動飛行技術,兩者不過在應用技術的類型上有所區別。在1999年建國50周年大閱兵中出現的安裝了控制彈翼的精確制導戰術彈道導彈則向我們正式展示了此項成就。該導彈幾乎具備反艦彈道導彈的一切基本技術,包括能配合機動再入技術的控制系統(氣動舵和舵機系統)、雷達系統(包括電源)。它的末段飛行軌跡,也是在20-30千米高度彈頭拉起平飛,然後轉入俯衝以最大半徑200米的螺旋彈道方式掃瞄分析地面景像,在數秒內完成末導尋的區域識別功能,控制彈頭以極高的精度命中目標。

實施反艦彈道導彈計劃,相對打固定目標,彈道導彈的主要技術改進主要有以下三個方面一是再入機動制導控制率和計算執行機構的優化,提高突防能力和機動性能;二是研製新的多模式制導頭,使之可以配合飛行彈道搜索海上艦艇;三是建設用於對遠程水面目標初期搜索跟蹤的戰略戰術偵察系統。改進制導控制率和新研製雷達這兩個與導彈直接相關的方面,在現有對地攻擊的精確制導型「東風」導彈彈頭上改進升級即可,馬上就可以在專用的「半實物仿真」平台上試驗聯調,並不需要從頭研製,遠程實時偵察定位更是與近幾十年來偵察系統的發展目標一致。所以說,反艦彈道導彈與「潘興-2」、「東風」15C等對地精確打擊彈道導彈是一脈相成的,具有很大的技術連貫性。

需求牽引技術發展,在1996年的台海危機中,我軍切實感受到了美國航母戰鬥群的巨大威脅,開始研究如何應對未來戰爭中美軍的於涉,這其中一項重要內容就是如何對抗航母編隊。1999年「東風」導彈的公開展示,表明我國已基本突破「再入機動」技術,使導彈彈頭具備了末尋的制導和機動控制能力。

反艦彈道導彈系統並不只是一枚導彈,從廣義上講,它包含了偵察、通信、指揮、作戰四大系統,是一支軍隊C4ISR體系的縮影和遠程作戰體系的重要組成部分。它既要依托我軍整體作戰能力來發揮自身的戰鬥功能,又能顯著提高全軍在與強敵進行的現代海戰中的突擊能力。這與二戰期間德國的超級武器有著根本區別,它並不是走加強單件武器威力的老路,而是通過整合、開發各種資源,建立一整套適用於各種不同作戰環境、不同任務需求的作戰體系,具有極大的發展潛力,其意義與噴氣式飛機裝備空軍相類似。

現代航母戰鬥群具備1500千米以上的打擊能力,要有效防禦敵人的進攻,就必須在敵尚未進入攻擊陣位時將其摧毀。所以反艦彈道導彈的外部偵察系統必須具備2000千米以上的搜索、跟蹤能力,有效覆蓋東到南方群島、南至新力口坡的廣大海域,從而為導彈指引目標。要做到這一點,就必須綜合運用包括偵察衛星、電子偵察衛星、超視距天波雷達、無線電監聽站、無人偵察機在內的多種手段。

偵察衛星從近地軌道空間觀測地面目標,具有範圍大、不易攔截等優點,是戰區偵察的首選方式。2006年3月17日,我國資源衛星應用中心宣佈「十一五」期間至後續5年內,我國將發射18顆資源衛星和對地觀測小衛星,以及至少2顆海洋衛星,從而拉開了我國偵察衛星星座建設的大幕。小型衛星在目標分辨能力、壽命期內的多次機動變軌等方面與大型偵察衛星有一定差距,但航母屬於大型目標,即便是較低的分辨率也足以對其進行識別;且戰時小型衛星能滿足1-2周的使用期即可,對於機動變軌消耗燃料導致的壽命縮短考慮較少,組成偵察網後需要衛星變軌飛行的情況也較少,因此仍然可以滿足需要。

曾經有人懷疑偵察衛星無法對海面目標進行精確定位,從而不能擔負反艦彈道導彈的偵察任務,但是這個問題並非無法解決。「風雲二號」衛星利用每個時刻衛星的位置(經度、緯度、高度),衛星姿態(自旋矢量得指向、自旋速度)、掃瞄儀失配、β角等13個參數進行圖像定位,參數計算完成後,可以對VISSR 圖像進行定位,對每一個圖像像元確定其地理經緯度。雖然「風雲2號」同步軌道衛星的精度不足以滿足需要,但這項技術應用到低軌道偵察衛星中就能大大縮小誤差。

在未來戰爭中,我國在戰前必將及時發射偵察衛星來彌補原有系統的不足,進一步加強我軍近地軌道偵察能力。例如2005年8月2日,中俄聯合軍事演習前,我國從酒泉衛星發射中心發射了一顆擔負空間探測和科學試驗任務的返回式科學與技術試驗衛星。該衛星在太空運行了27天,在中俄聯合演習圓滿結束後的8 月29日上午返回地面,這也是未來戰爭中我國快速發射偵察衛星的一次預演。2003年我國「開拓者一號」固體火箭發射成功,它能夠在12小時內將100千克的衛星送入地球軌道,是我國應急發射偵察衛星的首選工具。預計在2010年前後的區域戰爭中,我國軌道運行偵察衛星的數量將超過20枚,對同一區域的重複訪問周期縮短到30分鐘。

電子偵察衛星與地面監聽站都是通過監聽無線電信號的方式來進行偵察活動,他們的作用一是偵察敵方雷達的位置和所用頻率等性能參數,為戰略轟炸機、彈道導彈突防和實施電子干擾提供數據;二是探測敵方軍用電台和信號發射設施的位置,以便竊聽和破壞;通過對所獲情報的分析,還可進一步揭示敵方軍隊的調動、部署乃至戰略意圖。

我們以美軍的情況詳細說明一下這個問題。美國海軍「白雲」天基星座電子情報衛星3顆組成一簇,採用時差法測定艦船位置、航向和航速,定位精度為 2∼3千米。埃多公司生產的ES-3701戰術偵察系統測向精度達到2°,F-22戰鬥機裝備的電子偵察系統對無線電信號的定位精度可達0.5°。美國在日本三澤基地部署有直徑230米、高47米的「象欄」全向無線電接收天線,負責捕捉來自各個方向的艦艇通信短波信號,並對其進行精確定位。「象欄」作為巨型無線電測向天線;其精度必然好於小型定位系統,假如測向精度為0.1°-0.5°,那麼在2000千米距離上對目標的定位誤差就是3.5-17千米,這已經足以為其他偵察手段或反艦導彈提供目標位置。

國外認為中國建設天波雷達的衛星照片,天波超視距雷達利用中頻至高頻頻段,使電磁波可藉由電離層與地面之間的折射探測地平線以下遠距離目標,其探測範圍為800-6000千米,對目標的定位精度在20∼30千米之間,進一步改進算法後,定位精度可以達到2∼3千米。最早用於彈道導彈預警和監視對方轟炸機活動,後來擴展到對海監視、探測隱身飛機和搜索毒販的小型飛機。雖然天波雷達缺乏目標分辨能力,但其測速精度極高,可以通過速度分辨目標類型,不會出現有人擔心的商船偽裝航母群的情況。航母戰鬥群在起降飛機時速度超過30節,而飛機速度更在100節以上;普通民用船舶的速度很少超過25節,而且絕不會分離出高速目標。商船要偽裝航母群還有一個政治問題,那就是目前世界上的商船通過無線電自動識別系統(AIS)來辨別身份,雖然只在視距內可接收信號,但可以通過電子偵察衛星來進行分辨。如果美國人為了軍事目的而要求商船關閉自動識別系統,那麼其他國家也可以這樣做,最終吃虧的還是要打反恐戰爭的美國人。

在對西太平洋地區的偵察/監視過程中,無人機既可以作為電子偵察衛星的補充,攜帶無線電接收裝置被動探測敵方艦艇、預警機的位置;又可以使用雷達、紅外設備主動搜索,對目標進行精確定位與跟蹤,彌補天波雷達定位精度低的缺陷。在現有的無人機家族裡,高空長航時無人偵察機最適合擔任搜索航母群的任務,它可以攜帶多種偵察設備,繞過敵方雷達、預警機的警戒區,從側面接近敵航母艦隊;並可以長時間監視目標,有利於對戰場環境的掌握。大型無人機將是首選裝備,在大型無人機裝備之前,我國可以用漁船、商船、潛艇來發射中型無人機,從而縮小與敵艦隊的初始距離,彌補大型機裝備前的缺口。

反艦彈道導彈系統打擊上千千米外的目標,完全依賴遠方偵察系統提供目標信息,需要整個體系能夠進行暢通無阻的高速通信,這樣才能夠裝填數據發射導彈。而由於目標區域距離遙遠,低軌道偵察衛星和無人機無法直接與國內通信,必須經過通信衛星與中繼衛星的傳遞才能夠進行數據傳輸。目標跟蹤與數據中繼衛星除在地面站與衛星之間傳遞數據外,還可以與單個地面測控站構成天基測控體系,取代傳統的測控站與測控船,將與低軌道航天器可維持通訊的軌道段佔全部軌道段的比例從目前的15%提高到90%以上,而且可真正促成洲際導彈或巡航導彈全程遙測的實現,從而極大提高導彈的命中精度。

反艦彈道導彈與常規彈道導彈的區別主要在於彈頭的末端制導和機動控制系統,以及彈載數據鏈、高溫透波整流罩、大功率電源等設備,其推進系統與普通彈道導彈並沒有本質區別。考慮到研究工作的緊迫要求,以及維持武器通用性、減少後勤負擔等方面的考慮,我國不可能從頭研製一款全新的導彈;而應該是在現有彈道導彈的基礎上,通過換裝新型彈頭來實現打擊水面艦艇的功能。

我國裝備的各種彈道導彈中,早期型號採用液體火箭發動機;發射準備時間長,不利於打擊對時間敏感的機動目標;且這些導彈即將退役,不可能用其改裝。「東風」-11射程僅300千米,甚至不如一些反艦導彈,無力承擔突擊任務;「東風」-31屬於洲際彈道導彈,其射程遠遠超過偵察系統的有效監控範圍,而且價格極其昴貴,用其改裝近乎浪費。「東風」-15導彈彈頭重量500千克射程600千米,僅具備打擊近海目標的能力,在這個距離上航空兵同樣可以達成作戰目標,而且其彈頭重量較輕,不利於改裝末尋的機動彈頭。「東風」-21導彈彈頭重量600千克,根據型號不同射程在1800∼2700千米之間,其射程恰好符合偵察系統的監視範圍,較大重量的彈頭也可以承擔更多載荷,用它改裝的可能性最大。

反艦彈道導彈有著用於偵察搜索突防的特殊彈道。如果使用第三級固液混合火箭發動機,可以將中段傳統的拋物線彈道轉變為帶3個波峰的跳躍式彈道,使得探測系統在導彈再入大氣層之前很難準確探測和計算導彈的落點,從而大大地提高彈道導彈的突防能力。反艦彈道導彈應同時採用我國錢學森院土提出的「彈道一巡航彈道」,在初段、中段採用彈道飛行,末端彈頭為重返機動體,在彈道下降過程中通過空動舵或者可變彎尾控制導彈姿態,利用攻角和側滑角的變化調整導彈的升力和阻力來控制速度矢量的大小和方向,從而調整彈頭飛行方向並增加彈頭機動範圍,實現末端精確制導。

為了提高突防成功率,需要精心設計彈頭形狀,在確保重返後機動性的前提下盡量減小雷達反射截面積(RCS),縮短對方雷達的發現/跟蹤距離。圓錐體形狀的彈頭在減小正面60°角範圍內的RCS方面具有天然優勢,可以將其降到最低,但在側面降低雷達可探測性的能力不如球形。如果以「東風」-21改裝反艦彈道導彈,那麼正面90°角範圍內的雷達反射截面積應該會在0.01平方米上下。目前戰鬥機採用的雷達隱身技術通常可以將RCS降低1-2個數量級,從 10平方米降低到1∼0.1平方米,導彈彈頭外形本身就適合減少雷達反射面積,進一步降低的潛力比飛機小,但是彈頭在大氣層外的彈道中段不需要考慮氣動和加熱問題,直接在重返階段將添加的隱身設備燒掉就可以,因此判定RCS降低幅度為一個數量級。通常來說戰鬥機的側面RCS比正面要增加1個數量級,考慮錐體外形不利於側面隱身,因此適當加大。這裡假定彈頭正面90°角範圍內的雷達反射截面積為0.001平方米,側面視角度不同為0.01∼0.05平方米。不過實際中彈頭的雷達反射截面積可能要比預定的數值小一個數量級,這裡採用的是保守估計。

變質心機動:通過移動彈頭內部質量塊的位置,來改變飛行器的質心,利用氣動配平力矩來改變飛行器的飛行姿態,實現有效的飛行器機動。彈道導彈引入變質心控制後,其飛行軌跡可偏離預定的彈道,不僅可再入大氣層,彈頭可用螺旋狀或蛇形狀機動,而且變質心控制還可以使彈頭在再入攻擊段實現小幅機動,對付慢速運動的地面或海上目標,諸如航空母艦、海上艦隊等慢速目標。

導彈彈頭需要攜帶大量的突防、尋的、控制設備,這些部件的重量至少有200千克,這會減少戰鬥部的重量,從而影響彈頭的破壞力,設計師們恐怕不會願意上千萬美元的導彈命中目標之後卻無法造成毀滅性破壞,因此有必要加大火箭發動機推力,從而在維持一定射程的情況下提高彈頭重量。

反艦彈道導彈在發射時裝填由遠程偵察系統(衛星、無人機)提供的目標數據。如果在戰時可部署超過20枚偵察衛星,就可做到每半小時更新一次目標數據,並由天波雷達進行實時跟蹤,這樣對目標定位的最大誤差不會超過22千米(「尼米茲」級航母35節航速下20分鐘航程),這足以滿足導彈發射的需要。

導彈進入距離目標200-350千米的高空制導段時,目標最大可偏離初始定位位置11千米(「尼米茲」級航母35節航速下10分鐘航程),系統誤差達到15-38千米,如果不加修正目標可能脫離導彈低空機動範圍。對此導彈可以由下一顆經過目標區的衛星提供目標坐標,也可通過被動雷達或者多模態微波觀測儀自行探測,假如雷達的測向精度達到1°,定位誤差就是3.5千米,遠遠小於彈頭的末端機動範圍。

在距離目標60千米的低空制導段,彈頭速度降低到6馬赫以下,可使用主/被動雷達、紅外制導頭搜索目標,這時彈頭高度約20千米,有約 20°-40°的俯視角,雖然會受到海面雜波的強烈干擾,但航母不是飛機、導彈等低空小目標,它的雷達反射截面積高達十萬平米,其雷達特徵與海面雜波差別巨大,普通的頻率捷變的單脈衝體制的主動雷達也可以發現目標,如美國「魚叉」導彈在末端躍起攻擊時就有20°的俯視角。

在普通單脈衝體制雷達不能滿足制導需要的情況下,也可使用彈載毫米波合成孔徑(SAR)雷達進行末端制導,它在方位分辨率上比真實孔徑雷達提高一個數量級以上,可實現對目標的直接成像;從而大大提高彈頭的抗干擾能力。雖然SAR雷達無法探測正前方的目標,但反艦導彈採用擺動式彈道突防的飛行軌跡就是 S形,從而始終與目標保持著一定的夾角,這樣既可以提高導彈的突防概率,又適合SAR雷達的應用。我國合成孔徑雷達已經應用在反艦導彈、空地導彈、對地觀測衛星等領域。

雖然低空制導段導彈速度在3∼10馬赫之間,超出紅外制導導彈的常見速度範圍,但紅外制導導彈在大氣層中高速飛行時,可以採用在側面開光學窗口的技術措施,並在導彈初制導、中制導階段採用內冷式保護罩降低窗口溫度,即在紅外窗口材料內部形成製冷通道,通過流入的製冷介質相變而加熱升溫實現吸熱,從而降低窗口溫度、使紅外制導頭正常工作。美國的「標準」-2防空導彈就採用了窗口冷卻技術,但不清楚是內冷還是外冷。即使不使用冷卻窗口,也可採用凹進窗口。經過適當設計也能起到冷卻效果。

彈道導彈進入低空制導段的速度也在6馬赫以上,導致彈體表面溫度極高,必須採用新型耐高溫航天透波材料製造的天線窗與天線罩才能保證雷達與紅外探測設備的正常工作。透波材料除在電氣上要滿足低介電常數、低損耗特性外,還必須具有極為寬的頻帶特性、高的結構強度和抗雨蝕能力,經得住高速氣動加熱的抗熱衝擊能力和極高的工作溫度;以及便於成型加工的特性。首先在彈道導彈上應用高溫透波材料的是美國「潘興」-2型彈道導彈,它在彈頭側面安裝天線窗,供地形匹配雷達使用。

導彈在高空制導段搜索目標時,完全採用彈載設備進行定位從而實現發射後不管當然最好,但是這樣技術比較複雜;採用外界指令修正雖然會增加整個系統的複雜性,但可以降低導彈本身特別是高空制導設備的研製難度;這是導彈需要對自身進行定位,從而判斷與目標的相對位置,採用GPS等導航衛星定位最簡便易行,而且定位精度較高,同時可以在彈道中段與慣導系統相互保障,減少中段飛行誤差。

總的來說,反艦彈道導彈的作戰效能要超過「魚叉」、「飛魚」等常規反艦導彈,具有更強的突防、摧毀能力。相應的,它的造價也遠遠超過常規飛航式反艦導彈。根據通常的原則,進攻武器的造價應不超過被攻擊目標造價的十分之一,這樣才能維持武器系統的作戰效益,實現用最小代價取得最大利益。根據國際上類似武器的價格,我們可以推斷出反艦彈道導彈的成本。

反艦彈道導彈的主要攻擊目標是敵方航母編隊,按照美軍戰術條令,在中等威脅海域實施中、低強度作戰時,雙航母戰鬥群是航母編隊的典型編成,包括2艘航空母艦、10-12艘驅逐艦、2-4艘核潛艇、2∼3艘補給艦,其對抗反艦彈道導彈的主要手段是海基中段防禦系統(SMD)。依據攜帶該系統的軍艦的部署位置,可以全程攔截彈道導彈,但主要是中段防禦。

美國海基中段攔截系統(SMD)已經開始部署,反艦導彈在實戰中必然面對敵方的攔截,為了增加突防成功率,有必要採取多種突防措施。目前常見的彈道導彈突防手段包括:

飽和攻擊同時發射多枚導彈或攜帶多彈頭,超出防禦系統的攔截能力。

誘餌欺騙通過使用誘餌,使防禦系統難以分辨出真目標,包括複製誘餌(大量與真彈頭目標特徵相近似的誘餌)、差異化誘餌(大量與真彈頭之間、彼此之間目標特徵均有一定差異的誘餌,從而使得防禦系統無法通過尋找目標特徵差異來判斷真彈頭)、反模擬誘餌(將真彈頭偽裝成誘餌)。

阻礙探測即妨礙防禦系統發現、跟蹤真實目標,措施包括有源/無源電子干擾(如鎢制重箔條,在大氣層中雷達可以通過速度差分理出箔條,但在大氣層外沒有空氣阻力,箔條只會慢慢與撒布器分離)、多層隔熱保護罩(將真彈頭隱藏在多層隔熱保護罩或者鋁製冷卻器中,降低表面溫度)、雷達隱身(包括低反射截面外形、隱身塗料等)、火箭燃料添加劑(在火箭發動機燃料釋放添加劑,改變火箭尾焰波長,阻礙預警衛星發現)、速燃火箭(加速火箭發動機燃燒,在衛星發現前結束助推段)。

彈道機動彈道導彈通過某些機動方式改變飛行軌道以躲避防禦系統的探測、識別、攔截,它分為有意機動和無意機動。包括跳躍彈道、大氣層外機動變軌、螺旋彈道、高高空滑翔等。

這些方法不可能全部應用到一種導彈上,具體應用應根據敵方防禦系統的特點和我方的技術水平、資金條件、導彈性能特點、突防要求來決定。單獨講哪種突防手段更加有效並不合適,因為突防手段是用來對抗敵方攔截系統的,不與攔截系統的性能特點結合分析無法得出正確的結論。

      責任編輯:賈銘
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