高超聲速武器具備打擊速度快、攻擊范圍廣、突防能力強(qiáng)以及毀傷效果高的特點(diǎn),被軍事專家稱為繼螺旋槳、噴氣推進(jìn)器之后航空史上的第三次革命性成果,是各大軍事強(qiáng)國(guó)競(jìng)相發(fā)展的武器之一。近年來,美加大高超聲速武器研發(fā)力度,強(qiáng)化現(xiàn)役導(dǎo)彈防御系統(tǒng)攔截高超聲速武器的能力。那么,高超聲速武器防御的難點(diǎn)有哪些呢,美高超聲速武器防御體系建設(shè)又有哪些體現(xiàn)呢?
高超聲速武器是指大部分時(shí)段處于馬赫數(shù)5以上高超聲速狀態(tài)的各類武器,作為新型威脅,其突防能力和打擊能力遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的彈道導(dǎo)彈,對(duì)現(xiàn)有防空體系構(gòu)成極大威脅。美國(guó)擁有世界上最先進(jìn)的一體化彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng),但在應(yīng)對(duì)高超聲速威脅時(shí),仍有些力不從心?,F(xiàn)有防空體系對(duì)高超聲速武器的防御難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)能力不足
高超聲速武器的飛行速度極快,飛行高度較低,現(xiàn)有預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)很難發(fā)現(xiàn)。高超聲速武器助推段紅外特性類似于彈道導(dǎo)彈,現(xiàn)役天基預(yù)警系統(tǒng)能夠探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射,但無法持續(xù)跟蹤目標(biāo),而且天基預(yù)警衛(wèi)星探測(cè)到高超聲速武器的亮度比普通導(dǎo)彈目標(biāo)暗10到20倍;而具有較高探測(cè)精度的陸/?;A(yù)警雷達(dá)受地球曲率影響,一般只有其飛行末端才能探測(cè)到目標(biāo);來襲的高超聲速武器一般會(huì)采取必要的雷達(dá)隱身措施來提高突防能力,大大降低防御系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率。這要求預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)需要盡可能早的發(fā)現(xiàn)高超聲速目標(biāo),才能為攔截系統(tǒng)提供足夠的反應(yīng)時(shí)間。
2.防御系統(tǒng)制導(dǎo)控制能力不足
高超聲速武器飛行速度快、反射面積較小,常規(guī)防空系統(tǒng)的制導(dǎo)雷達(dá)和導(dǎo)引頭很難對(duì)其穩(wěn)定跟蹤。臨近空間空氣稀薄,攔截器高速飛行時(shí)伴隨著復(fù)雜的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng),這將影響光學(xué)設(shè)備對(duì)目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別,而且高超聲速武器與攔截彈彈體周圍均會(huì)形成等離子體鞘套影響電磁波傳播,從而影響正常通信,增大攔截彈的控制難度與目標(biāo)探測(cè)難度。其中的誤差使得主要以動(dòng)能形式攔截的攔截彈很難擊中高超聲速目標(biāo)。
3.現(xiàn)有攔截彈能力能力不足
高超聲速武器在40~100千米之間的臨近空間機(jī)動(dòng)滑翔,現(xiàn)有攔截彈的攔截速度和攔截高度很難將其攔截高,而且高超聲速武器一般采用高升阻比的升力體氣動(dòng)布局,具有較大的氣動(dòng)力機(jī)動(dòng)過載能力,可在滑翔段機(jī)動(dòng)飛行。現(xiàn)有防御系統(tǒng)很難對(duì)其飛行運(yùn)行軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè),基于預(yù)測(cè)制導(dǎo)的攔截彈難以有效攔截,若采用追蹤目標(biāo)制導(dǎo)的攔截彈攔截,則攔截彈的機(jī)動(dòng)過載能力要達(dá)到目標(biāo)的3倍,而現(xiàn)有攔截彈很難達(dá)到這一目標(biāo)。
為保持在全球的軍事戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì),美國(guó)在不影響高超聲速武器研發(fā)速度的基礎(chǔ)上,加速推進(jìn)美高超聲速武器防御體系建設(shè),尤其從2018年以來,在大量經(jīng)費(fèi)的支持下,美高超聲速武器防御體系發(fā)展迅速。美高超聲速防御體系建設(shè)將主要以現(xiàn)有彈道導(dǎo)彈防御體系為基礎(chǔ),通過改進(jìn)和新研的方式在預(yù)警探測(cè)、指揮控制、攔截打擊等多個(gè)維度推動(dòng)高超聲速防御能力發(fā)展,最終形成對(duì)高超聲速威脅和彈道導(dǎo)彈威脅的一體化防御能力。
1.預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)
美國(guó)認(rèn)為,對(duì)高超聲速威脅的探測(cè)與跟蹤是實(shí)現(xiàn)有效防御的前提和基礎(chǔ)。因此,將形成針對(duì)高超聲速武器的預(yù)警探測(cè)與跟蹤識(shí)別能力作為防御裝備體系構(gòu)建的第一步,尤其是將提高天基預(yù)警探測(cè)能力作為優(yōu)先發(fā)展目標(biāo)。
(1)天基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)
天基紅外系統(tǒng)(SBIRS)衛(wèi)星與空間跟蹤和監(jiān)視系統(tǒng)(STSS)是美國(guó)現(xiàn)役的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星,但能力有限,無法對(duì)高超聲速武器進(jìn)行全程跟蹤。現(xiàn)階段美國(guó)正在發(fā)展的天基預(yù)警系統(tǒng)主要包括:下一代“過頂持續(xù)紅外”(OPIR)系統(tǒng)、高超聲速與彈道導(dǎo)彈跟蹤傳感器(HBTSS)、擴(kuò)散作戰(zhàn)人員空間架構(gòu)(PWSA)跟蹤層衛(wèi)星星座和天基殺傷評(píng)估系統(tǒng)(SKA)。下一代OPIR處在高軌道,主要負(fù)責(zé)高超聲速武器的助推段預(yù)警,并在中段引導(dǎo)低軌衛(wèi)星對(duì)高超聲速武器進(jìn)行探測(cè)跟蹤,預(yù)計(jì)2029年能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行;HBTSS將是由多個(gè)低軌衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座,能更精準(zhǔn)的探測(cè)跟蹤高超聲速武器,其獲取的目標(biāo)數(shù)據(jù)可引導(dǎo)攔截彈攔截高超聲速武器,預(yù)計(jì)2025年能實(shí)現(xiàn)部署運(yùn)行;PWSA跟蹤層衛(wèi)星星座相較于HBTSS有更寬的視場(chǎng),能更早的發(fā)現(xiàn)目標(biāo),可以與HBTSS一起協(xié)同工作,預(yù)計(jì)在2030完成三個(gè)階段的部署并具備作戰(zhàn)能力;SKA主要觀測(cè)攔截過程,評(píng)估殺傷效果,輔助二次攔截決策,現(xiàn)已具備作戰(zhàn)能力。
(2)空基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)
受搭載空間和駐空時(shí)間的限制,空基預(yù)警能力相對(duì)薄弱,主要通過改進(jìn)升級(jí)大型偵察機(jī)獲得一定的高超聲速武器預(yù)警能力。美軍計(jì)劃對(duì)MQ-9A察打一體無人機(jī)和RC-135S戰(zhàn)略偵察機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造,并搭載先進(jìn)的光電/紅外傳感器,作為天基預(yù)警探測(cè)的補(bǔ)充手段,探測(cè)助推段的高超聲速武器。采用這種可快速部署、機(jī)動(dòng)性好、生存能力強(qiáng)的探測(cè)手段,可以有效提升美軍導(dǎo)彈防御系統(tǒng)遠(yuǎn)程發(fā)射作戰(zhàn)能力。
(3)陸基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)
美國(guó)主要通過升級(jí)現(xiàn)有雷達(dá)和研發(fā)新的雷達(dá)來提升陸基預(yù)警探測(cè)能力,并將預(yù)警雷達(dá)進(jìn)行前沿部署和組網(wǎng),提升雷達(dá)系統(tǒng)間的信息交互能力。AN/TPY-2固態(tài)有源相控陣?yán)走_(dá)探測(cè)距離遠(yuǎn)、分辨率高,可通過公路機(jī)動(dòng)或用大型運(yùn)輸機(jī)空運(yùn)至防御前沿,戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)略機(jī)動(dòng)性好。2017年4月,美國(guó)導(dǎo)彈防御局與雷神公司簽署了價(jià)值1000萬美元的合約,用于升級(jí)AN/TPY-2雷達(dá)系統(tǒng)的軟件和硬件,使其具備對(duì)高超聲速威脅的探測(cè)跟蹤能力。遠(yuǎn)程識(shí)別雷達(dá)是美陸基固態(tài)S波段預(yù)警雷達(dá),部署于美阿拉斯加州克利爾空軍基地,是美國(guó)導(dǎo)彈防御局分層防御戰(zhàn)略的關(guān)鍵傳感器,具備極強(qiáng)的探測(cè)能力和精確跟蹤能力,能滿足探測(cè)高超聲速時(shí)敏目標(biāo)要求。遠(yuǎn)程識(shí)別雷達(dá)于2021年12月初完成初始部署,計(jì)劃2023年12月完成軟件升級(jí)并用于遠(yuǎn)程識(shí)別,升級(jí)后的遠(yuǎn)程識(shí)別雷達(dá)能夠更準(zhǔn)確檢測(cè)和跟蹤來襲的敵方導(dǎo)彈。
2.指揮控制系統(tǒng)
高超聲速武器的飛行彈道低,需要高覆蓋率的天基預(yù)警衛(wèi)星首先發(fā)現(xiàn)目標(biāo),并將目標(biāo)信息通過指揮控制系統(tǒng)傳輸給地面各防御系統(tǒng),地基組網(wǎng)的大型預(yù)警雷達(dá)依據(jù)得到的目標(biāo)信息搜索和識(shí)別目標(biāo),這些雷達(dá)搜索到的海量信息也需要實(shí)時(shí)的傳輸?shù)街笓]控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。相比于彈道導(dǎo)彈防御,指揮控制系統(tǒng)在高超聲速防御中發(fā)揮的“神經(jīng)中樞”作用更加明顯。美正在不斷擴(kuò)大C2BMC系統(tǒng)集成范圍、推進(jìn)基線升級(jí)工作,開發(fā)基于聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息分發(fā)系統(tǒng)的高超聲速威脅航跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力,提高數(shù)據(jù)分發(fā)、傳輸?shù)哪芰?,提升指揮控制效率,滿足應(yīng)對(duì)高超聲速威脅對(duì)指控、管理與通信的要求。同時(shí),正在發(fā)展建設(shè)的PWSA傳輸層衛(wèi)星星座旨在將指揮和控制系統(tǒng)與傳感器系統(tǒng)、攔截系統(tǒng)等連接起來,為高超聲速武器預(yù)警、探測(cè)、跟蹤、攔截等防御各階段的數(shù)據(jù)傳輸、信息通信、作戰(zhàn)管理和指揮控制提供可靠、無縫、彈性、低延遲的傳輸連接保障。
3.攔截打擊系統(tǒng)
(1)提升現(xiàn)有反導(dǎo)系統(tǒng)能力
美導(dǎo)彈防御局希望升級(jí)末段防御系統(tǒng),形成區(qū)域性的高超聲速武器防御能力。美計(jì)劃對(duì)“薩德”系統(tǒng)的攔截彈進(jìn)行升級(jí),將原有單級(jí)助推改為兩級(jí)助推,以獲得更大的攔截距離和更高的燃盡速度,升級(jí)后的“薩德”系統(tǒng)攔截距離可拓展至660km,攔截高度有望增至450km。根據(jù)美導(dǎo)彈防御局公布的高超聲速防御作戰(zhàn)構(gòu)想,SM-6導(dǎo)彈將作為末段攔截武器應(yīng)對(duì)高超助推滑翔飛行器威脅,保護(hù)航母等高價(jià)值目標(biāo)。對(duì)SM-6導(dǎo)彈的升級(jí)主要體現(xiàn)在采用先進(jìn)的AIM-120中程空空導(dǎo)彈主動(dòng)雷達(dá)導(dǎo)引頭和533毫米發(fā)動(dòng)機(jī)。
(2)研發(fā)新的高超聲速防御武器
美啟動(dòng)了多個(gè)高超聲速防御武器項(xiàng)目,但最具發(fā)展?jié)摿κ腔杵茐恼撸℅lide Breaker)項(xiàng)目和滑翔段攔截彈(GPI)項(xiàng)目。Glide Breaker主要開發(fā)高超聲速攔截器的關(guān)鍵組件技術(shù),降低攔截器研發(fā)風(fēng)險(xiǎn),是攻防兼?zhèn)涞难邪l(fā)項(xiàng)目,其發(fā)展迅速,但短時(shí)間內(nèi)無法形成作戰(zhàn)能力。預(yù)計(jì)GPI將采用動(dòng)能毀傷方式攔截滑翔段的高超聲速目標(biāo),并被集成到宙斯盾艦上,為?;淦髌脚_(tái)增加新型能力。2022年9月,GPI項(xiàng)目已經(jīng)選出了成熟的武器構(gòu)想方案,并進(jìn)入了下一發(fā)展階段。
通過對(duì)美高超防御裝備體系建設(shè)的梳理可以看到,美立足于現(xiàn)有裝備能力發(fā)展,以現(xiàn)有彈道導(dǎo)彈防御和防空能力為基礎(chǔ),針對(duì)高超武器特點(diǎn)和防御難點(diǎn),首先解決高超聲速防御能力有無的問題,同時(shí)美致力于防御裝備和相應(yīng)技術(shù)研發(fā),加快關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),探索、研發(fā)高超聲速防御武器裝備,再解決高超聲速防御能力強(qiáng)弱的問題,其建設(shè)思路和相應(yīng)措施有著很好的啟示和借鑒作用。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:淺析美高超聲速武器防御體系
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