国外动能拦截技术发展状况浅析

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导读:随着国际局势向多极化方向发展,各国都不断增加国防投入,一方面大力发展以弹道导弹为代表的攻击力量,另一方面又力求构建一张密不透风的导弹防御网络。动能拦截技术就是反导作战中的核心力量,动能拦截弹能够精准有效地大范围杀伤来袭的敌方导弹,保护己方区域不受侵袭。

  项目背景

  冷战时期,洲际导弹的出现带来了极大威胁,为防御本土遭到攻击,反导拦截弹应运而生。美苏在冷战时期都研制过反导系统,两国此时的反导系统均采用核战斗部,以弥补拦截弹精度上的缺陷。进入80年代,以“爱国者”和S-300为代表的新一代防空导弹飞行速度达到5~6马赫,制导精度更高,实战中具备了一定的拦截近程弹道导弹的能力,但对射程更远、速度更快的弹道导弹却显得无能为力。

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  传统的防空导弹装备无线电近炸破片战斗部,其反应时间虽在毫秒级,但对于超高速的弹道导弹来说反应稍慢,且其爆炸时毁伤能力不足。要想有效拦截远程和洲际导弹,必须抛弃近炸破片战斗部,采用全新的动能撞击方式进行拦截。美国在“战略防御倡议”(SDI)中提出了动能拦截弹概念,此后迅速发展为一种新型武器。

  项目发展

  动能拦截弹是一种用化学火箭发动机推进动能弹头高速飞行、制导精度极高的导弹,由助推火箭和作为弹头的动能杀伤飞行器(KKV)组成。KKV是动能拦截弹的主要组成部分,是一种高精度、高机动能力、光电信息高度密集的信息化弹药。作为一种飞行器,它采用自动寻的制导,通过高精度探测以及精确制导与控制,利用弹头超高速运动所产生的巨大动能与目标直接碰撞来杀伤目标。与传统防空导弹相比,具有如下特点:

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  动能拦截技术主要用于反弹道导弹和反卫星。按摧毁目标高度的不同,可分为大气层外动能拦截器、大气层内动能拦截器和大气层内外动能拦截器。按稳定控制方式的不同,可分为三轴稳定动能拦截器、单轴稳定动能拦截器。前者既有轨道控制系统,也有姿态控制系统;后者没有姿态控制系统。下图中①就是动能拦截器。

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  动能拦截器的主要构成有:

  ▷ 寻的导引头:其主要功能是捕获、识别和跟踪目标,获取目标的特征信号信息,为红外成像导引头、可见光成像导引头或毫米波导引头。

  ▷ 惯性测量装置:用于敏感KKV的运动,提供KKV的精确位置和速度数据,一般采用高中精度捷联式惯性测量装置。

  ▷ 制导控制计算机及其软件:处理收集信息,识别真假目标,计算拦截弹道。

  ▷ 制导控制执行机构:控制KKV的飞行,保持姿态稳定,提供横向动力,通常采用轨道控制、姿态控制发动机系统。

  ▷ 辅助杀伤装置。

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  美国现在的导弹防御系统拦截弹主要有PAC-3拦截弹、THAAD拦截弹、地基拦截弹、海基标准-3拦截弹、NCADE空基弹道导弹拦截系统和NFIRE天基拦截器等。俄罗斯新发展的S-500反导系统中77N6N1导弹可以选择动能碰撞杀伤拦截器,也可以选择战术核战斗部。国外主要动能拦截弹情况如下表:

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  PAC-3是美国陆军所采用的低空防御系统,该系统导弹为改进型增程拦截弹(ERINT)。ERINT-1由单级固体发动机和动能杀伤器组成,动能杀伤器包括Ka波段主动雷达导引头、姿控发动机、制导组件和杀伤增强器等。ERINT-1的突出特点是在弹的前部有一套姿态控制发动机舱(ACS),后部有一组固定尾翼和空气舵。

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  THAAD是美国研制的一种陆基机动部署的战区反导系统,可对中程和中远程弹道导弹进行末段拦截。THAAD导弹由单级固体发动机和动能拦截器(KKV)组成,动能拦截器主要由中波红外导引头、制导电子设备、姿轨控制推进系统组成。KKV装在一个双锥体结构内,前锥体前有一个保护罩,在大气层内飞行期间,保护罩可减小气动阻力,保护导引头不受气动加热影响,在导引头即将捕获目标前抛掉。

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  S500是俄罗斯最新研制的防空导弹系统,主要拦截的目标是敌方中远程弹道导弹、外大气层高超音速飞行器等在大气层边缘进行高速飞行目标。S500系统采用模块化配置,每个单元都采用车载机动,即一个作战单元内的每个车辆都可以与其他作战系统进行网络连接,从而形成分布式网络中心战。S-500系统可装载2种防空防天导弹,一种是主要用于防御大气层内70公里以下弹道或飞机目标的77N6N导弹。另一种拦截弹是77N6N1导弹,其射程高达200公里以上,导弹采用三级固体火箭,是一种动能碰撞杀伤拦截器,也可以选择战术核战斗部。导引头为红外成像+主动雷达导引头,部署方式为两个一组搭载在重型运载车上。

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  动能拦截弹在作战时,首先根据探测系统和指挥控制系统提供的目标跟踪数据,由助推火箭或电磁炮把动能拦截器发射到目标附近空域,拦截器上的探测器捕获并跟踪目标,计算机根据探测器提供的目标数据和惯性测量装置提供的导航数据,计算出拦截弹道并向推进控制系统发出控制指令,使拦截器向目标机动飞行,撞击并毁伤伤目标。

  发展趋势

  随着KKV技术趋向成熟,制导精度逐渐提高,将向低成本、轻质量、小体积方向发展。拦截器趋向于一弹多载,对付的目标更为复杂。反导作战平台将转向更为前沿、反导效果更好的助推段、上升段拦截发展。美国导弹防御局已经启动微型拦截器技术计划,研发了蜂群、微型中段拦截器、多杀伤拦截器等多种微型拦截器。蜂群拦截器作战时利用一枚拦截弹携带大量蜂群拦截器,在大气层外拦截弹道导弹子母弹头。微型中段拦截器主要用于攻击子母弹头,用于中段防御,1枚枚拦截弹上可以携带和发射100个这样的微型拦截器。多杀伤拦截器包括母舱(运载器)和多个微型杀伤器,避免了复杂的多目标识别问题,可对其作战半径范围内的每枚再入目标进行拦截。

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  总结

  动能拦截弹将会成为未来导弹防御系统的颠覆性武器,其不仅可以用于本土防御,必要时还可以对敌方卫星进行杀伤,摧毁敌方的感知系统,具有重大战略意义。我国在动能拦截技术方面存在一定成果,于2018年2月成功进行了陆基中段反导拦截技术试验。但是总体来说,我国无论是在覆盖范围还是杀伤能力还与美国存在一定差距,未来应增加投入,尽早部署完成先进的导弹防御系统。

  主要参考文献:

  1.美国反导动能拦截器发展研究_赵鸿燕

  2.新型反战术弹道导弹拦截杀伤技术_直接碰撞动能杀伤_朱枫

  3.动能拦截——21世纪的反弹道导弹系统

  4.中国成功进行中段反导试验 超越俄罗斯直追美国

  5.全球第一?俄罗斯S500可同时拦截10个目标,将于2020年装备


原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/Li2oExJ5_lGXJ7JiF9aSeQ

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