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远程攻击导弹的发展特点及趋势

 q1338 2016-10-15

 

当前高新技术正在世界范围内迅猛发展,高新技术的广泛应用,正深刻改变着世界经济和军事斗争的面貌,引发了军事领域一系列的革命性变化,武器装备呈现出信息化、智能化、集成化的趋势,打击精度空前提高。

早在1945年,美国陆军空中力量科学咨询委员会在《迈向新视域》的研究报告中就预测到了1994年海湾战争期间所使用的先进武器,如超音速飞机、无人航空器、导航卫星和精确制导武器等。美国前国防部长威廉·佩里在1996年3月给总统和国会的年度报告中首次提出了“军事革命”的概念,指的是采用新技术的军事系统同创新的作战概念和组织改编相结合,从根本上改变军事行动的特点和进行方式的过程。报告还预测了未来战争的变化,第一是远程精确打击,第二是信息战。同时指出信息战的作用仅次于大规模杀伤性武器,提出了纵深精确打击有可能主宰未来的战争。美军计划投资586亿美元,研制并采购36种、34万余枚射程为9km以上的精确制导武器,其中多数是远程或防区外精确制导武器,服务于在世界上建立美国发挥主导作用的完善的多层次的经济和安全机制的21世纪核心战略,服务于其推进参与全球政治和地区安全事务的继续对外扩张战略。

现代战争必须拥有高性能、多功能的远程精确攻击导弹。这类导弹是未来空地一体战中实施纵深打击的主要手段,世界各国都在加紧研制和部署。下面对远程攻击导弹的应用特点及趋势进行分析。

一、弹道导弹

1995年10月25日,俄罗斯的一种高精确度新改型战术弹道导弹(西方称其为SS-X-26)进行了首飞试验,称这种导弹将供俄军队21世纪使用。SS-X-26导弹长7.3m,弹体直径0.92m,发射重量4.6t,弹头重量415~700kg,采用固体火箭发动机,最大射程300~500km,圆概率误差小于400m。为提高制导精度,该弹的中制导采用了改进的全球导航星/惯性导航系统,末制导采用了先进的主动毫米波雷达。导弹装在一辆机动运输-起竖-发射车上,发射准备时间小于30分钟,其安全飞行系统可使导弹能够在地面风速高达70km/h的环境条件下安全发射。它携带多种常规弹头,如集束弹药弹头、增加冲击波的油气炸药弹头、打击加固或地下目标的钻地弹头和反雷达的电磁脉冲弹头等。导弹在末段进行机动飞行,由于采用某种特殊的飞行弹道和机动弹头并装有战术诱饵,使敌方探测预警防御系统难以发现和确定导弹的发射点。

1998年12月27日,俄罗斯战略火箭军第一个装备有10枚新型白杨-M战略弹道导弹的导弹团在俄南部伏尔加河畔的萨拉托夫州塔吉谢沃导弹基地正式开始战斗值班。白杨-M是世界上唯一以公路机动部署的洲际弹道导弹,也是国外技术性能最先进的、90年代部署的唯一新型陆基单弹头的战略弹道导弹,西方称之为SS-X-27。该导弹将取代SS-17、SS-19和SS-2 4导弹,成为俄战略火箭军的支柱装备。

白杨-M导弹长22.7m,弹体直径1.95m,发射重量47.2t,弹头重量1200kg。它采用固体火箭发动机,具有特殊的飞行弹道,弹头在约90km的高度再入大气层时,具有极强的机动能力,能在以飞行弹道为圆心的5km范围内实施纵向和侧向机动,以提高突防时的反拦截概率。其机动再入能力包括:预先装定机动程序,保持弹头良好的空气动力外形;在大气层外进行目标特征雷达地形匹配时实施弹头减速,从而避免影响精度。白杨-M的射程在10000km以上,圆概率误差不大于110m,进行突防机动时,圆概率误差不大于60m。

该导弹试验计划的飞行次数和实际进行的飞行次数分别是国外战略弹道导弹型号研制飞行次数的50%和25%。在1995年4月的试验中,它从普列谢茨克导弹基地发射,25分钟后,打到了7000km之外的堪察加半岛。白杨-M导弹既可作机动部署,也可部署在发射井内。俄政府最近表示,俄战略火箭军今年还将获得10枚白杨-M导弹。到2000年这种导弹的数量将达40枚。从2000年起,俄每年将使不少于35~40枚白杨-M型导弹服役。俄安全会议决定,俄陆上战略核力量将由目前装备的6种过渡到装备单一的白杨-M固定和移动式导弹。白杨-M导弹的使用期为15年,该导弹系列至少要服役到2020年。

从目前导弹的技术发展和战术使用来看,未来弹道导弹发展的特点和趋势有如下几个方面:

1.减少弹种,向一弹多用方向发展。美俄过去的弹道导弹型号较多,现在国外新研制的弹道导弹,设计模块化,导弹的零部件标准化、通用化、系列化,多数型号射程范围较大,并具有携带两种以上弹头的能力,简化了战时后勤和技术保障。如美国代表90年代先进水平的陆军战术导弹系统(ATACMS),可携带生化弹头、杀伤爆破弹头、聚能穿甲弹头、摧毁硬目标和地下目标的钻地弹头、攻击机场跑道的集束式子母弹头和精确末制导子母弹头等。它采用精确的末制导技术后,可攻击飞机的起飞平台机场和航空母舰。像攻击航空母舰这样的慢速目标,用弹道导弹是现实可行的,因为就目前航空母舰战斗群的防空武器而言,还难以拦截弹道导弹,利用其远距离攻击的特点,至少可以使航空母舰远离海岸线1000km,降低舰上飞机的威胁,但需要解决的主要问题是目标的探测与定位以及数据传输。

2.为适应未来战争战役纵深大、目标配置疏散的特点,需进一步增大射程。目前研制1500km以内的弹道导弹,不存在技术障碍。关键问题是提高圆概率误差和突防能力,缩短反应时间并可机动发射。

圆概率误差是衡量导弹杀伤效果的重要指标。一般弹道导弹,若只采用惯性制导,圆概率误差为200~400m左右,采用惯性/卫星导航加末制导,圆概率误差可提高10倍以上。主要原因是惯性系统的精度受器件固有误差的限制,而在导弹的再入段采用末制导,自动寻找目标,可补偿其他误差源的影响。目前国外较成熟的技术有景象匹配、红外成像和毫米波技术。提高圆概率误差,提高惯性器件的性能和精度,采用新的制导技术,如卫星导航、高级惯性中制导技术、红外、激光、毫米波、景象区域匹配相关等末制导技术,实现单发打击点目标,是新一代导弹发展的明显趋势。如法国的哈德斯导弹采用惯性制导加雷达寻的和红外成像末制导,提高了圆概率误差和杀伤威力。美国的潘兴2导弹采用惯性制导加景象区域相关末制导,使圆概率误差达到20~40m,陆军战术导弹系统采用环形激光陀螺数字捷联惯性制导加雷达指令修正末制导,使圆概率误差小于30m。

作战反应时间是导弹能否打击敌运动装甲目标及在地面是否会被摧毁的决定因素。目前俄SS-21战术弹道导弹的作战反应时间仅为15分钟。缩短作战反应时间的方法有采用固体火箭发动机、快速测定气象装置、先进的定位、定向系统以及全自动化的导弹起竖、检测、校正、射击诸元装定等。

对于弹道导弹来说:

1)射程在100~300km,其飞行时间在2~5分钟。由于距离近,一般防空导弹拦截困难。因此,不必考虑专门的突防措施,飞行弹道可灵活采用,要求能机动发射,圆概率误差为200m左右。

2)射程在500~800km,其飞行时间在8分钟以上。采用弹道式飞行轨迹易被防御系统发现并实施拦截,必须增加一些突防手段,如加涂隐身层、飞行中段变轨机动及多枚连续发射等。

3)射程在1200km以上。这类导弹可携带常规及核弹头,一般弹头与弹体不分离,而且落地前再入速度大,所以除必须采用一定的突防手段外,还必须大幅度提高落点精度。它的技术发展重点是提高精度。

3.强化突防技术和突防装置的研究。公认的突防措施是弹头机动再入飞行,它将大大提高导弹的圆概率误差。潘兴2导弹在飞行过程中,当头体分离后,要调整弹头姿态,以减小雷达反射截面。当弹头再入到15~20km高度时,弹头开始拉动并机动飞行,然后进行雷达景象匹配末制导。由于弹头在再入过程中上拉下压机动飞行而偏离弹道式弹道,使反导预警系统无法预测其飞行弹道进行拦截,只要用2~3枚这种导弹,就可封锁2级以上的机场,封锁概率80%。

未来的战术弹道导弹的突防强调多弹头技术,即在防空系统有效拦截空域之外分离多弹头,而且相隔距离必须足够大。如美国的民兵3导弹,其所带的诱饵和子弹头具有同样的弹道特性,且可模拟子弹头发回雷达波信号,再入大气层空域后能形成多个在飞行弹道性能和雷达反射特性上与子弹头同样的假目标;美国的海神导弹,在其14个子弹头中,4个子弹头装有诱饵和干扰机,干扰机发生强大功率的干扰信号,使探测防御雷达无法发现其它子弹头。

战术弹道导弹有可能发展一种子母式弹群突防模式,把以往的大弹分成多个小弹,使散布的破坏面积增大,即多个系统简单、威力大的子弹跟随一个控制精度高、易于隐身的母弹去打击一个目标。母弹有高精度的制导系统,不装战斗部,且只有弹道导弹的1/3~1/4大小。子弹接受或敏感母弹的信息,只有简单的跟随控制与操纵系统,战斗部大。子母式随进弹群这种突防模式的优点是,能造成半饱和攻击态势,突防能力和圆概率误差大大提高,破坏威力半径大大增加,投掷载荷成倍增长,成本却很低。

弹道导弹采用抛物线飞行弹道,成本低,制导简单,节省能量。但新型战术弹道导弹要求在突防时不被防空反导系统拦截,则不一定采用全程抛物线弹道飞行,在飞行弹道的控制上可以有其它设计方法。如采用爬升与平飞弹道,卫星预警对平飞的导弹提供不了落点信息,当导弹俯冲再入时,时间极短,防空导弹根本来不及拦截。这是一种技术发展方向,即采用变轨弹道,在主要飞行段用抛物线弹道保证足够的射程,在再入段实施变轨飞行。

4.提高生存力,更好地适应战场环境,同时运用新技术对现役的第二代弹道导弹进行改进、提高其作战效能,延长服役期限。未来导弹的隐身及地面设备的隐蔽和伪装技术将会有大的突破,如在发射阵地附近进行模拟发射器点火,用红外来干扰卫星监测预警或以火箭群的发射来掩护弹道导弹发射等。

二、巡航导弹

90年代以来国外新研制和改进的巡航导弹有40多种,其中防区外发射的中远程巡航导弹占了80%,这是巡航导弹发展的重点。美国常规战斧对地攻击巡航导弹(TLAM)经过多次实战应用,性能已经发生了革命性变化,战斧最新型号是1995年定型的3型BGM-109C/D。

美国在1995年对波黑、1998年对阿富汗和苏丹的袭击中,使用了这种导弹。3型战斧导弹比2型的重量有所减轻,只有1362kg,C型导弹装备了重454kg的WDU-36/B单一战斗部,用于摧毁机库、钢筋混凝土结构加固的野战工事和舰艇、飞机等硬目标。它的战斗部虽缩小,但爆炸效果并没降低,战斗部中装有延迟引信,使导弹穿透坚硬目标后在其内部爆炸。D型导弹装备了166个BLU-97/B布撒型子弹药,其中有破甲弹、破片弹和燃烧弹三类,每枚子弹药重1.54kg,分装于24个投射器内,用于攻击部队集结地、人口中心和人员等软目标。1998年8月20日,停泊在阿拉伯海的美国驱逐舰和潜艇向喀布尔以南150km的6处恐怖分子训练营地发射了66枚3型BGM-109 D战斧导弹,停泊在红海的美国巡洋舰向喀士穆的化学制药厂发射了13枚3型BGM-109 C战斧导弹。

3型战斧导弹利用节省下来的空间和质量,增加了主发动机燃料,燃烧效率和可靠性得以提高,射程比2型增加556km,达到了1852km。它采用全球定位系统和惯性导航系统(GPS/INS)进行中制导,用改进型数字景象匹配区域相关器和辅助地形匹配进行末制导。改进型数字景象匹配区域相关器向导弹显示飞向目标途中的路标数字图像,减少季节和昼夜变化对制导精度的影响,增大了有效景象区域,可准确进入一个足球门大小的空间。如果目标发生变化(如目标被炸毁),弹上计算机仍能识别部分景象,准确计算出导航飞行姿态和修正数据。通过GPS系统可随时确定导弹的三维空间位置和飞行速度,使导弹不偏离航向,控制导弹从不同方向攻击目标,同时大大缩短任务规划时间。

这些措施使导弹的准确性大大提高,在达到2000km的射程时,圆概率误差不大于10m。3型战斧还提高了准确到达目标的时间能力,以利于同战区其它导弹、飞机和舰艇协同作战,其“到达时间”控制软件使从相隔甚远的不同时区发射的多枚导弹几乎能同时命中两个国家的陆上目标。

美国的战略家认为,战斧导弹不会危及任何发射人员的安全,是一种适合在“零死亡率”战争中使用的武器。美目前正在研制更先进的隐身巡航导弹,其雷达反射面积在0.01m2以下,并利用低空亚音速飞行避开敌方雷达的探测和跟踪等,同时也在探索研究8马赫的高超音速巡航导弹的可能性。其中最引人注目的是2005年部署的4型战斧。美计划在4型战斧上利用GPS接收机,接收飞机和卫星上的合成孔径雷达产生的图像进行中制导,利用红外成像进行末制导。与3型战斧的数字景象匹配区域相关末制导相比,雷达图像不受天气条件的影响,可达到圆概率误差小于5m的精度。4型战斧还具有以下特点:

1.4型战斧采用硬目标贯穿战斗部,可高速穿过加固目标的表层,攻击加固和深埋地下及常规弹药难以摧毁的目标。

2.4型战斧具备飞行中重新瞄准的能力,导弹头部安装用于战斗损伤情况评估的摄像机,提供目标被破坏的实时电视图像,并可指示导弹是否击中目标。通过前视电视摄像机拍摄导弹接近目标的过程及导弹撞击目标时的最后一帧图像,导弹的发射人员可判断出导弹是否击中目标,第二枚导弹扫描第一枚导弹的爆炸区,向发射人员提供进一步的数据,供其决定是让第二枚导弹再攻击该目标,还是转而攻击其它目标。

3.导弹装备特高频(UHF)卫星数据链和特高频视线地面数据链,以中转电视图像和重新确定瞄准信息。

4.弹体结构更加简单,重量更轻。

5.GPS比3型的抗干扰性能更强。

6.惯性导航系统中,用环形激光陀螺替代机械陀螺。俄罗斯也正在研制射程3000km并且能够陆、海、空射一弹多型的超音速巡航导弹。同时还正在改进现役的型号,其改进重点是:提高导弹的射程和圆概率误差,缩短任务规划准备时间,增加目标选择,增强与飞机协同作战的能力等。

三、防区外发射导弹

目前国外新研制的防区外发射导弹不断应用新技术,其发展方向是强突防、高精度和大的动能杀伤力。各国型号研制的特点是普遍采用隐身设计、涡轮风扇/冲压发动机和动能直接碰撞杀伤弹头。导航卫星全球定位系统使防区外导弹的制导发生了革命性变化,攻击精度大大提高。中制导采用GPS/INS导航系统加地形匹配,末制导仍采用激光、电视、红外成像或红外成像加数据链。

在导弹头部装数据链,目的是在攻击目标的过程中实施空中数据修正,帮助发射导弹的飞行员选定目标并将导弹瞄准到目标最易破坏的区域,同时使一组防区外导弹共享信息,保证同一飞机上的一组导弹全部命中目标。据分析,一架携带装有数据链的空地导弹的飞机,一次出击可多攻击30%的目标。

防区外导弹采用GPS来提供卫星导航修正数据,能为飞机和导弹提供误差不大于15m的制导精度,若导弹上加装GPS接收机,末制导采用红外等精确制导技术,可使圆概率误差小于5m。联合直接攻击弹药(JDAM)采用GPS/INS导航加红外导引头的制导体制和差分GPS技术,使导弹平均投射误差由15m减为3m。

为了改进空中防御,特别是利用防区外导弹去拦截像弹道导弹那样的高速机动目标,需要使用以超燃冲压发动机为动力,并采用耐高温的轻型复合材料的高速防区外导弹。这种导弹的导引头的扫描区域可能减小,但能换取提高动能杀伤弹头的撞击速度。美国洛克韦尔公司的AGM-130空地导弹就是在GBU-15炸弹上加装一台固体火箭发动机,采用一体化GPS/INS组件和改进的红外焦平面阵列探测导引头与AXQ-14数据链。1996年4月,首次由F-15E进行了发射试验,发射重量为1352kg。据报道,这次发射是在恶劣的气象条件和偏离航向的情况下进行的,导弹仍直接命中了目标。

根据目前北约到欧洲防区以外的地区采取军事行动及全球干预的扩张新战略,北约各成员国对新一代防区外导弹的射程要求为300~600km,可携带200~400kg的战斗部,以满足防区外作战需求。美国及西欧国家现正在加紧研制中程型号。

美国麦道公司研制的空地导弹反应增强型防区外对陆攻击导弹(SLAM-E R)是美海军的下一代多用途巡航导弹,弹长5.25m,射程300~500km。它是防区外对陆攻击导弹(SLAM)的最新改型,用于攻击陆(海)上固定和半固定目标。SLAM-ER导弹于1997年3月18日进行了首飞试验。这种导弹采用战斧巡航导弹派生出来的海鸥式平面翼,以替代原先的十字翼,弹翼是发射后张开的,使射程增加了一倍。它采用300kg的动能杀伤和贯穿战斗部。贯穿战斗部是一种射弹,能以高速穿过加固目标的表层,然后摧毁加固和深埋地下的目标。

SLAM-ER的软件也比SLAM有较大的改动。其目标自动识别系统不是利用飞行路线上的地标模拟,而是利用目标位置照片在任务规划程序内通过目标扫描图像与目标红外图像对照进行匹配,使识别目标更精确,任务规划更简单。1997年10月和12月,在加州海岸外穆古角海军靶场由F/A-18 C/D飞机进行了SLAM-ER系统发射试验。试验中,SLAM-ER完成了一系列机动动作,在飞行了148和120km后,弹上导引头和数据链启动,将目标区场景传送给防区外的飞行员,飞行员判别目标、选择瞄准点,指令导弹或导弹自动导引命中了加州圣古拉斯岛上的目标。SLAM-ER对目标的识别有两种类型。一种是“人在回路型”,即在锁定目标时,飞行员观察由数据链传回的导弹红外成像导引头捕捉的目标区视频图像,在座舱视频显示器上将十字线标在瞄准点上;另一种是“自动型”,即当显示器上的十字线不能标上瞄准点时,目标自动识别系统将自动标志目标的最佳瞄准点,导弹自主完成整个任务。自动型不需要数据链,它作为一个数字系统,在识别目标特征和精确选择瞄准点方面比人眼更好。

随着现代舰艇综合防御能力的增强,目前西方国家反舰导弹研制的趋势已从提高亚音速导弹的性能,增加导弹硬、软杀伤的能力转向适应近海作战环境,打击近海目标,使海军的水面舰艇和近海巡逻机获得较大的防区外发射能力;强调在近海有高水平的目标分辨力和抗干扰能力;具有作战损失评估能力;突防包括多枚导弹齐射的饱和攻击及再攻击能力。以往型号的导弹在攻击突防方面主要表现在导弹的末段,随着各类平台上卫星导航、空中预警机、雷达、光电探测设备的战区无缝情报信息组网,2000年后反舰导弹的突防必须从巡航阶段,甚至从发射阶段开始,在末段进行大机动,使飞行弹道难以预测。

俄罗斯正在研制宝石第二代超音速反舰导弹。宝石的飞行速度为2~2.5马赫,末段速度达780m/s。助推发动机为固体火箭,主发动机为冲压喷气发动机,可从水面舰艇和潜艇上发射。宝石弹长8.9m,弹体直径0.67m,发射重量3000kg,发射筒重量900kg,战斗部重250kg。宝石由俄机械制造设计局研制,俄新型北德文斯克核动力攻击潜艇考虑装备20枚该型导弹。

瑞典在研的RBS-15 Mk3型反舰导弹,将用于装备法、意、英三国海军的新一代地平线驱逐舰。它有如下一些技战术特点:通过增加涡轮喷气发动机的燃料来增大射程;通过提供预先装定的灵活的飞行弹道来避免与海岛和沿海地物的碰撞;具有极低的掠海高度和抗干扰能力、较高的隐身性能(雷达反射截面为0.01m2左右)、逃逸机动性及再攻击能力;可在恶劣的海况条件下和不同的海浪幅度下飞行,以确保末段的机动能力。RBS-15 Mk-3采用调频连续波信号数字编码技术,使雷达导引头的距离分辨力提高到可在目标群中识别特定目标特性的水平。它采用合成孔径雷达技术,进一步提高了角分辨率。另外,它还装备有双向目标信息修正数据链、用以提高中制导精度的GPS接收机和地形基准导航系统、贯穿战斗部、雷达/红外成像双模导引头及电子支援/对抗装置等。RBS-15 Mk-3的系统发射试验将在1999~2000年完成,目前的方案有水面舰艇和潜艇发射。

美国国防高级研究项目局(DARPA)已拨款1000万美元用于高超音速反舰导弹的第一阶段研究。该导弹用燃烧碳氢燃料的超燃冲压发动机推进,最大射程800~1200km,全程飞行8分钟,高速飞行时,可攻击像战区弹道导弹发射架那样的时间敏感目标,其动能/贯穿战斗部能摧毁硬目标和地下目标,发射平台包括飞机和舰艇。

其它还有法、意在研的ANS超音速反舰导弹,战斗部的杀伤力比其亚音速型号提高一倍,穿透力提高了两倍,具有极强的末段机动性能。美、意在研的泰西欧(TESEO)Mk-3反舰导弹,射程大于250km,隐身性能好,装备雷达/红外导引头、GPS接收机和数据链。

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