毒刺和AA,JET的对毒刺防空导弹 会拐弯,都是发射后不管吗

揭秘!真实战争中各类型的军机如何规避导弹袭击?揭秘!真实战争中各类型的军机如何规避导弹袭击?小胖说军事百家号首先,我们了解一个东西:RWS(雷达告警系统)RWS系统会根据对面战斗机的雷达波,发动机排出的火焰、羽烟等信息,对飞行员座机提出警告。以在收到SARH信号(半主动雷达制导)为例:导弹攻击的时候,系统的警告灯会不停闪烁,听起来“嘟~~~”的告警信号。(没有一个女声温柔的提示你“lock on ”,但是据说土鳖航电有 播音员正派女声语音:“敌扫描 敌跟踪”。。。听起来有些。。鬼畜。。)信号频率低的嘟嘟响表示对方雷达扫描,频率高点的就是响得很急促那种,(这时候听起来和叮铃叮铃差不多。。)表示火控雷达锁定(对面可能已经发射导弹)当然不同制导方式的导弹,RWS的表现有不同。但通过,RWS,我们可以有效知道我们是不是处于危险(被动制导当我没说)其次,我们再了解下空空导弹的不可逃逸区域。一般而言,空空导弹飞行到约为射程的50%左右的时候,火箭燃料消耗完毕,进入无动力的惯性飞行状态,导弹的速度逐渐下降*,而此时处在射程内的空中目标如采取轴向逃离的战术或大机动战术,是可能在导弹到达最大射程前逃离出导弹射程的或摆脱机动能量不足的导弹,这个区域就是可逃逸区,与之相对应的就是不可逃逸区,目标以最大速度脱离也不能在导弹到达最大射程前逃离出导弹射程,理论上是不可逃逸。不可逃逸区的大小取决于载机的速度、导弹发射高度、导弹的飞行速度、目标的飞行速度、飞行方向、高度等因素,是一个相对变化的空域。*处:感谢提醒,补充:AIM-120是开始时加速,中断关闭发动机,靠惯性制导,末端再开发动机进行加速冲刺。好了,知道这两个,我们来看下怎么躲导弹第一节:对抗射程边缘发射的导弹,通过机动,消耗导弹的能量在射程边缘发射的导弹,往往缺乏足够的能量来拦截到目标,这时候,只要我们驾机做出一定的对抗动作,甚至只要加力,导弹就可能被活生生渣干燃料。所说的常见的对抗机动有:大角度俯冲:以较大角度尽快俯冲至低空,在低空有着更大的空气阻力,将极大地缩短导弹的射程,巨大的空气阻力,也会使失去动力的导弹更快减速。当然,这个过程中,能让主动弹脱锁最好。蛇形机动:操作飞机进行水平转向以及翻转,在飞机蛇形机动时,导弹也会跟着飞机进行转向,以较大幅度消耗导弹的能量。这时候配合干扰弹有很好效果。桶滚:就是飞机利用旋转和速度,画以螺旋的机动动作。(没有gif图很难文字描述清楚。。。。可以搜下这个的GIF图)但是,桶滚在对面导弹由足够能量时,不标准的桶滚可能造成在上半球过载空挡被导弹轻易击中。第二节:对抗不可逃逸区域附近的导弹,进行干扰,机动挣扎。。在不可逃逸区域附近内发射的导弹,拥有足够的能量,靠机动,你可以选择加力飞出不可逃逸区域,或转出离轴角度。这时候选择合适的处理方法,也与导弹的类型有关系。根据与敌机的距离,以及敌机机型,RWS表现,可以判断对面可能会向你发射什么知道导弹。如果向你射来的是一枚,红外制导导弹请持续抛洒红外诱饵干扰弹,并维持一定的机动,来干扰掉已经发射或即将发射的红外导弹。一般来说,并不是像黄牌空战或战地3那样,对方发射后才抛射红外干扰弹,预防性地抛射红外干扰弹的效果要比发现导弹才抛射的效果要好。表演抛洒干扰弹的MIG29当然,还要介绍一种有趣的方法:持续且均匀地将少量飞机燃油洒入飞机的尾流中,然后点燃形成维持相当时间的大火焰,进行对红外弹进行干扰,这是毛子在阿富汗中对抗毒刺肩扛导弹的发明。如果是一枚半主动雷达制导所谓半主动雷达制导导弹,以空空导弹为例,在导弹的鼻端有一具雷达接收天线,这个天线会去追踪目标反射回来的讯号,而这个讯号的发射是由发射这枚导弹的飞机的雷达所负责的。在导弹发射之后,寻标头会跟随反射的雷达讯号,经过精算之后修正导弹的航向与姿态,以求在导弹失去足够的能量前可以接近目标并且引爆因此,在过程中,反射讯号几乎不能中断,也就是说,发射讯号的机载雷达必须持续将目标放在雷达照明波束当中,这表示发射讯号的飞机的运动受到很大的限制这时候,如果我们采用机动+抛洒干扰箔条干扰雷达信号,可以进行规避。如果是一枚主动雷达制导所谓,主动雷达制导导弹,是本身安装了雷达,不依赖于载机雷达跟踪目标,而是具备独立搜索/跟踪目标的能力。这种制导方式独立性强、对载机限制少、能实现发射后不用管、载机发射导弹后即可脱离攻击区,不必始终用雷达照射目标。主动雷达制导因为具有发射后不管的功能,因此早期都是作为远程空空导弹的制导方式,而这类远程导弹因为要加装更多的燃料,很难做小,体积一般都相较大,导弹机动可能不是很好。图为 AIM-54,可以看出大小。因此,通过机动硬甩,可能会规避远程主动制导导弹。(当然现在AIM-54在伊朗空军都在替换了,很可能遇不到,而R33到还在毛子使用)至于AIM-120这样的机动也很优秀的中距弹,也可以硬甩+干扰弹,毕竟人生要保持积极向上,乐观开朗的态度。第三节:对抗不可逃逸区域内的导弹同学,你有电子干扰或其他干扰设备吗?没有?哦,你听过love live吗?(当然,只是开玩笑,不可逃逸区这概念,只是反应了根据导弹动力及其制导系统自身所具有的指标,理论上的不可逃逸。实际情况,仍然很复杂。比如F-4进入一枚R77的不可逃逸区可能就凶多吉少了,但F-22进入R77的不可逃逸区,可能未必能及时发现它,发现了它可以强力主动干扰你,导弹飞近了它可以抛干扰弹,最后还可以靠高机动性摆脱。能干的事多了。)F-22 内部弹舱可以容纳 6 枚 AIM-120C,外部挂架可以挂载 4 枚现在各国都在发展的,都是不同阶段,使用不同制导方式的复合制导空空导弹,因此,在导弹面前,飞机需要更大的进步,所以,美爹对众蓝色阵营:F35不错,请氪金。除了上述被动规避,还可以采用主动反制措施,这类主要有:各种电子干扰设备,如吊舱以我国的“拖曳式电子干扰吊舱”为例:可以向后抛出干扰发射天线,与载机保持80米以上的距离,发射欺骗和压制性雷达干扰信号,能发射频闪红外干扰信号,同时干扰发射天线阵本体设计成一个全方位的雷达角反射器,可以模拟一架飞机的雷达反射信号。具有对付AIM-120等具有跟踪干扰源能力的先进中距空空导弹的能力,同时也能干扰地对空导弹。完成作战任务以后,干扰发射天线可以回收到干扰吊舱母体内,可以重复使用,不影响飞机起降。而干扰吊舱母体,主要完成雷达信号的接收和综合处理,能进行雷达告警,威胁评判,并能提供雷达信号源的大致方位,以便提高战机的目标探测能力。干扰吊舱母体也能发射各种干扰信号以及主动击毁导弹举例:美国空军各型运输机现正安装中的大型飞机红外反制LAIRCM系统,目前唯一可反制各种红外制导导弹的机载系统,当导弹发射时,导弹警告系统将探测的信号传送给系统计算机,若分析判定是敌方导弹,微调跟踪传感器会持续偏转,让传感器牢牢锁定来袭的导弹,再由激光发射器射出一经调变的高能量激光束,干扰或破坏导弹的制导装置。美国空运司令部C-130运输机机尾,安装着LAIRCM激光发射器转塔****************************************************************************************************************备注:1,进攻,不给对方发射导弹的机会,才是最佳的导弹规避方式。2,真实的情况很复杂,取决于导弹类型和你飞机类型。以上其实都是纸上谈兵。3,半主动制导中的被动制导,多使用在攻击对方电磁辐射大的目标:如地面雷达、预警机、通信中继机、通讯设施等,空空导弹很少,因此没有提到。还有其他方法,列出来,供参考:(节选自《国际航空》)现代战斗机对付空空导弹的十种办法:1、隐蔽回波(将飞机信息特征小的方位对向导弹);2、消耗导弹能量(利用飞机和导弹相对位置的变化迫使导弹不断机动);3、使导弹操纵性恶化(使导弹进入机动性不佳的大迎角状态,然后飞机反向猛烈机动);4、引起探头折射误差(飞机不断做周期性机动);5、引起导弹共振(在目标机机动时,导弹跟踪会有过调,目标机以一定频率机动会引起共振而加大导弹的脱靶量);6、利用导弹转弯半径大摆脱导弹(这只能在一定位置上,飞机选准时机方能实现);7、利用导弹反应滞后(飞机在近距上选择时机开始大过载机动,或以大过载先向一方再向反方向持续机动);8、探头限制(飞机机动到探头平衡环极限位置以外);9、利用导弹盲距(此时导弹测不出方位,可做转90度方向的机动);10、弹头威力特点(机动到不利于弹头发挥威力的相对位置本文仅代表作者观点,不代表百度立场。系作者授权百家号发表,未经许可不得转载。小胖说军事百家号最近更新:简介:每天给大家讲点军事,深度军事迷恋症。作者最新文章相关文章“红海行动”中的“毒刺”肩扛便携式防空导弹,发射后不用管,可以拐弯打飞机-真格学网-IT技术综合网站
“红海行动”中的“毒刺”肩扛便携式防空导弹,发射后不用管,可以拐弯打飞机
来源:QQ快报 &责任编辑:小易 &
最近热映的国产电影“红海行动”受到人们的广泛关注,在2018年春节长假期间,成为了大众谈论的热点话题。今天下午本人抽空去看了一场“红海行动”,情节没有普通人想象中的海上大战,而几乎全部都是陆战,整体情节和动作跟去年的热点电影“战狼”2大同小异,只是把“战狼”2中的个人英雄主义,换成了团队作战。“红海行动”整体上虽然没有特别让本人叫好的地方,但也谈不上失望。相比去年观看的“战狼”2,本人觉得“红海行动”还是有些差距,尤其是在场景震撼性、剧中人物的果敢刚毅、近战搏击动作等方面,“战狼”2要更具有视觉冲击性。也许是“战狼”2先入为主的影响因素更多一些。“红海行动”中出现的武器装备比较多,小到枪械、手榴弹,中到火箭筒、反坦克导弹,大到直升机、坦克、水面舰艇等,都有出现,期中吸引本人眼球的武器装备,却是一款由美国制造的武器装备,它就是在剧中被中国唯一一位女兵抗在肩膀上,扣动扳机,打下恐怖分子直升机的“毒刺”便携式防空导弹。“毒刺”肩扛便携式防空导弹重量轻,可以抗在肩膀上遂行机动“毒刺”是美国于二十世纪七十年代开始研制,八十年代设计定型并装备部队大量使用的第二代单兵便携式防空导弹系统,它的弹重约10公斤,弹长约1.5米,最大作战高度约为4800米,最远射程约5600米,具有重量轻、结构简单、携带方便、精度高、发射后不用管等性能特点,大量出口,被第三世界国家采购装备最多,尤其备受恐怖分子的喜爱,“红海行动”中的这枚“毒刺”肩扛便携式防空导弹,就是恐怖分子所携带的。整体来看,“毒刺”肩扛便携式防空导弹主要具有如下三个方面的性能特点:第一,就是它采用了全向红外导引头,具有发射后不用管的特性。这是“毒刺”肩扛便携式防空导弹的一个鲜明技术特点。它的红外导引头工作波长约4.1-4.4微米,灵敏度高,具有极好的感受目标金属表面上的红外辐射信号,一旦它发射出去,不但能跟踪目标飞机排出的热气流,进行尾追打击,还能根据飞机表面辐射的红外信号,具有迎头打击飞机的能力。“毒刺”导弹只要朝着目标飞机发射出去,射手就可以去做其他事情,它会自动跟踪目标,拐着弯也要飞向目标,进行打击。这个特点在“红海行动”中有特写的一个场景。第二,就是它的结构组成比较简单,组装后装在一个木箱子里,就可以带走,隐蔽性好。这是“毒刺”肩扛便携式防空导弹的又一个鲜明技术特点。从结构组成来看,“毒刺”肩扛便携式防空导弹主要由弹体、发射装置、控制手柄、电池冷却器、木箱等零部件组成,期中最为关键的部件是弹体和发射装置。“毒刺”肩扛便携式防空导弹“毒刺”导弹最为标准的一个肩扛射击动作第三,就是它的载体平台比较多。肩扛式发射方式是“毒刺”便携式防空导弹的一个最基本的操作动作,人体是它最好的载体平台。这款武器系统太过优秀,它也就延伸到了多种载体平台上,比如三脚支架上,直升机上,甚至于军用飞机上也曾有所配载使用的案例。
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兵工厂12月9日消息,美国战略与预算评估中心推出重磅报告《在导弹齐射对抗中取胜》,认为长期以来美国国防部只注重发展昂贵的远程地对空拦截导弹来对付小规模返舰巡航导弹或弹道导弹,而且美军过去从未与能用精确导弹打击远距离目标的敌人交过手。五角大楼想当然地认为,对其基地和部队发动空中和导弹攻击要么不会发生,要么美国现有的防御能力已足以应对。如今这些设想已不再成立。在未来的交战中,大规模发射制导武器可能会打垮美军的防御系统,削弱美国的兵力投送能力。为防止这种局势发生,作者提出了可改进美国对抗大规模导弹攻击的作战概念和能力建议。本篇为连载第四部分。
本章将对战胜攻击美军部队和基地的大规模精确制导弹药袭击至关重要的能力和技术进行讨论。现在的多层防空与反导模式有许多地方不尽人意,其部分原因是美国国防部主张从尽可能远的距离外去阻止威胁。其结果是,美军首先选择使用最大的、最昂贵的动能拦截系统,然后才使用较为便宜的短程防御系统(如果有的话)并作为最后的手段。
将攻击和防御防空作战分开以及优先使用中程动能和非动能防御系统的作战概念可极大增加拦截大规模精确制导弹药袭击的数量。防御性防空作战能力包括电子战系统、定向能武器、由电磁轨道炮和火药炮发射的超高速炮弹和中程拦截导弹。高功率电子武器,如电子战系统和定向能系统,在用来对付中、短程威胁时最有效,因为它们的射程会受地平线、波束传播和大气条件的影响。鉴于这些限制,未来电子武器要得到安装了新型弹头、制导系统和推进技术的中程拦截的补充,以缩小体积降低和单位成本。虽然远程拦截导弹仍将是导弹齐射对抗的重要组成部分,但在进攻性防空作战中将它们优先用于拦截敌攻击机或许更有效。由于诸如SM-6 和 PAC-2等远程防空导弹已足以用于此目的,因此它们不是本章的重点讨论内容。
一、动能防御系统
(一)现有拦截系统
美军拥有少量能支援短程(5海里以内)和中程(10-30海里)防空与反导作战的拦截导弹和火炮系统。美军武库内的中、短程拦截导弹包括“拉姆”( RAM)、“改进型海麻雀导弹”和PAC-3 MSE拦截导弹。最初装备海军舰艇、后来装在陆军地面战车上的“密集阵”(Phalanx)近防武器系统(CIWS)现在是美军用于防空与反导的主要火炮系统。
表1:目前美军装备的中、短程动能防御系统
除了能降低成本外,表1中列出的体积较小的拦截武器还比远程导弹更便于运载。每个垂发单元可装4枚“改进型海麻雀导弹”,但只能装1枚SM-2 或 SM-6,每个“爱国者”发射单元能装3枚PAC-3 MSE,但只能装1枚PAC-2。“拉姆”拦截导弹的体积比“改进型海麻雀导弹”或PAC-3小25%,所以战舰或机动防空系统所能装载的数量更大。
图18:RIM-162 “改进型海麻雀导弹”和 RIM-116“拉姆”导弹
虽然在以往体积较小的拦截导弹比体积较大的远程拦截导弹的威力小,但国防部正在运用新技术来提升它们的威力。2015年具备初始作战能力的“拉姆”Block 2型导弹安装了新的引擎和控制系统来提升其射程和机动性,还安装了一个改进型被动无线电频率导引头来跟踪敌使用低探测概率(LPD)模式的传感器 。美国海军将在2020年装备“改进型海麻雀”Block 2型导弹,该型导弹将安装全主动无线电频率导引头,这样就不用依靠舰上的雷达来引导其飞向目标 。这种“发射后不管”能力可使战舰尽可能多地拦截导弹威胁,只要还有拦截导弹,而不会受雷达资源的限制 。
尽管要进行改进,但仅仅依靠“拉姆”、“改进型海麻雀导弹”和PAC-3拦截导弹是无法战胜像中国或伊朗这样的对手发动的大规模导弹和其它精确制导弹药袭击的。美国国防部必须增加中程防空力量,装备正在研制的、体积更小、成本更低、能有效拦截10至30海里间的威胁的动能防御导弹。
(二)新兴动能防御系统
未来拦截导弹。通过转为使用体积较小、成本更低的中程拦截导弹来进一步提高防空能力。如今,美国陆军正在研制“间接火力保护能力-增量2” (IFPC-Inc 2)防空系统,它把15单元“多任务发射架” (MML)与AIM-9X空空导弹结合起来。“间接火力保护能力-增量1”使用的1枚“毒刺”地空导弹只能在近距离打击飞行速度较慢的飞机,而“间接火力保护能力-增量2”则能击落10-20海里外的飞机和巡航导弹。由于AIM-9X拦截导弹的成本约为42万美元,因此,与价值500万美元以上的拦截导弹相比,“间接火力保护能力-增量2”系统可极大降低反对地攻击巡航导弹的成本。虽然“间接火力保护能力-增量2”系统能极大提高目前的防空能力,但美国陆军却计划有选择地为机动部队装备少量这种防空系统,而不是用来保护基地或其它大型部队集结区。
图19:陆基多任务中程轨道炮武器系统概念
美国陆军还要研制单位成本比AIM-9X更低的新型防空拦截导弹。陆军航空兵和导弹研究、发展和工程中心(AMRDEC)正在研制一种成本低、射程远、体积小的拦截导弹,并称之为“低成本增程防空拦截导弹” (Lower-AD)。该计划将在燃料装填、电机外壳、小型弹头和热障方面采用新技术,使射程达到15至20海里,可有效拦截巡航导弹和无人机。“低成本增程防空拦截导弹”的目标成本为每枚40万美元,约为“拉姆”导弹成本的一半。
“加速改进拦截弹”(AI3)是另一个发展新型、低成本、小型拦截导弹计划。AI3导弹采用AIM-9M的引擎、“小直径炸弹II”的低成本主动导引头和新型弹头。该武器的成本估价约为10万美元,比表1中列出的拦截导弹单价低五到十倍。AI3导弹初期的射程将限制在5-7海里,未来型号的推进装置将把其飞行距离延伸到中程距离 。
国防部充分利用像AI3导弹 和 Lower-AD导弹这样的陆基武器系统发展来部署新的海基防御系统。例如,未来射程为10海里以上的“拉姆”导弹可用作海基区域防御拦截导弹而不是最后手段的点防御系统。它还将大大提高舰载防御性防空作战能力,因为“拉姆”导弹的直径只有“改进型海麻雀导弹”的一半,所以一个垂发单元就能装载8到16枚“拉姆”导弹。
图20:LOWER-AD和AI3拦截导弹概念图
未来火炮系统。目前的防空火炮系统,如近防武器系统,是通过雷达引导的炮管向来袭导弹发射非制导炮弹。因为无制导,所以,在拦截移动目标时每次发射都将耗费几百发炮弹。此外,对火炮系统的射程也有要求,要在炮弹飞向目标时目标没有更多时间机动。
这些缺点可通过未来发射制导炮弹的火炮系统来缓解。这或许也是快速提高美军防空与反导能力的最佳时机,因为火炮系统是部队用得最多的建制装备,而且它们有成熟的维护和后勤设施的支援。
国防部正在研究几种制导炮弹计划。国防高级研究项目局(DARPA)的“多方位防御快速拦截弹交战系统” (MAD-FIRES)计划就是要研制一种装有导引头、可将炮弹引向目标的中口径(约20毫米至76毫米)炮弹 。较小的炮弹可用于5海里以内的点防御,而射程较远的炮弹可打击10海里以外的目标,可用于支援中程防空作战。图21展示了舰载型MAD-FIRES概念,可在短时间内拦截如巡航导弹和武装无人机等多种威胁。
图21:“多方位防御快速拦截炮弹打击系统”概念图
较大的制导炮弹可拦截10-30海里内的来袭导弹。美国海军研究局(ONR)正在研制一种可由火药炮和电磁轨道炮发射的制导超高速炮弹,通过制导而不是内装导引头来拦截空中和导弹目标 。超高速炮弹可由5英寸Mk 45舰炮系统、“帕拉丁”自行榴弹炮甚至“亚瑟王神剑”(Excalibur)火炮系统发射。
目前的超高速炮弹设计具有控制面、小型推进器或重量来使其能改变路线和弥补小目标误差和目标机动。即使装载10至20磅的弹头,超高速炮弹仍要直接命中目标或在目标附近爆炸。为达到这种紧密拦截效果,超高速炮弹及其所攻击的目标需要由很精确的系统来跟踪,如干涉测量雷达或改进型火控雷达。跟踪数据要通过数据链传送给超高速炮弹以确保能拦截到目标。目前正在研制的某些超高速炮弹型号将使用导引头来来完成拦截,从而不需要更多精确雷达来为其提供制导。研制这种炮弹需要克服高超音速飞行所产生的效应,也就是在超高速炮弹鼻端会形成高温气体。
超高速炮弹由火药火炮发射时其速度可达约3马赫,每秒钟将近1英里,而巡航导弹的速度也为约3马赫 。正如第三章所述,要减少目标的机动时间,加之火炮系统的射程,就要把火药火炮发射的超高速炮弹限制为拦截10海里-20海里的机动空中目标和40海里-50海里的慢速移动或固定水面目标 。
图23:电磁轨道炮原型炮和“特伦顿”舰上的电磁轨道炮概念图
由电磁轨道炮发射的超高速炮弹射程更远,精确度更高,因为电磁轨道炮使用脉冲磁场来沿着一个像炮一样的电枢加速射出炮弹,速度可达5马赫至7马赫 。美国海军正在研制陆基20兆焦(MJ)和32兆焦电磁轨道炮原型炮,可发射超高速炮弹来打击50海里至100海里内的水面目标。
电磁轨道炮的初速度较高,这就缩短了超高速炮弹的飞行时间,与火药炮相比提高了精确拦截远距离威胁导弹的能力 。由电磁轨道炮发射的初速度更快的超高速炮弹使其可用作30-40海里距离的防空武器,这个距离已达到了中程的边缘。
由于电磁轨道炮使用磁场来让炮弹加速而不是需要专用弹舱的化学推进剂,所以,与火药炮系统相比,电磁轨道炮武器可使战舰或机动发射架装载更多炮弹。但是,要获得电磁轨道炮所需之强大的磁场则耗电巨大——试验型32兆焦电磁轨道炮的耗电约为10-20兆瓦 。海军目前的水面战舰不能提供这一电量,但新型“朱姆沃特”级驱逐舰具备这一能力。该舰的总发电量约为70兆瓦,可分配到武器系统、传感器或军舰的动力系统。美国海军正在考虑在一艘“朱姆沃特”级驱逐舰上安装电磁轨道炮。美国正在建造最后两艘“朱姆沃特”级驱逐舰 。在近期,海军将考虑在2016年在“特伦顿”(Trenton)号“远征快速运输舰” (EPF)上部署电磁轨道炮原型炮,用一组辅助发电机来提供必要的电力 。
对于陆基电磁轨道炮,电量不是太大问题。例如,图19中展示的自给式10兆焦轨道炮武器系统概念在脉冲功率、能量储存和其它技术方面使用了海军从试验型电磁轨道炮获得的技术。正在研制的可移动电磁轨道炮能以与海军的电磁轨道炮相同的速度发射超高速炮弹,并使用一辆伴随车辆来携带发电机以便为武器的能量舱、冷却系统和超高速炮弹装填提供用电 。
在选用火炮系统来对付大规模精确制导弹药攻击时,要考虑到射速、射程和成本等重要因素。一门5英寸Mk 45炮能以约每分钟20发的速度发射超高速炮弹,而海军对电磁轨道炮的要求是每分钟6到10发,图19中的陆基系统的射速可达到每分钟20发 。相比之下,155毫米榴弹炮每分钟可发射6到8发炮弹 。
在未来,敌人很可能会用精确制导弹药齐射来对美军实施饱和式打击,使美军防御系统在1到2分钟的时间里要应对大量导弹。要对付这种大规模袭击,防空系统就要用少量相对昂贵的电磁轨道炮来拦截30-40海里内的目标,用大量成本较低的火药炮来拦截10-30海里内的目标。还需要进行进一步的分析来更全面地评估射程更远的电磁轨道炮与提高了射速的火药炮之间的比例。表2详细列出了这些潜在的动能防空与导弹防御系统。
表2:未来动能防御系统
二、成熟和趋于成熟的非动能反导技术
动能和非动能能力相结合能对中国、俄罗斯、伊朗和朝鲜发动的大规模导弹袭击起到更有力的防御效果。在未来十年里,美国国防部可用诸如固态激光、高功率微波和电子战系统等非动能武器来对动能防御系统形成补充,用电磁能来转移、损坏甚至摧毁来袭导弹。因为这种防御武器将使用电来产生波束,所以它们将为美军提供几乎是无限制的弹药来长时间地应对威胁,只要有足够的供电和冷却能力。
虽然非动能武器可望能提高美军的导弹防御能力,但有几个因素可能会将它们的有效射程限制在10-30海里距离内,这将取决于它们所攻击的目标和目标打击几何关系。由于电磁能是直线运行,所以地面的非动能防御系统将不能瞄准像巡航导弹这样的低空飞行目标直到它们到达10海里距离内。这将给操作员不到20秒的时间来应对来袭导弹。有人驾驶飞机或无人机携带的非动能防御系统,如激光和高功率微波系统,能在更远距离外拦截低空飞行威胁。
非动能防御系统在短时间内所能应对的威胁数量还可能受其杀伤机制的限制。未来固态激光武器要让射到来袭导弹弹体上的高能光束保留几秒钟,以便充分损坏其制导系统或结构,然后才能攻击下一个威胁。虽然一个电子战系统可以发射多个波束,但每个波束一次只能应对一枚导弹,并要一直停留到该导弹似乎要脱离其指定目标为止。同样,高功率微波武器可以有多个波束,并要保持对目标持续照射直到其被挫败为止。来袭导弹对高功率微波攻击的反应会比电子攻击更大,所以,在导弹袭击中高功率微波武器或许能拦截更多导弹 。
转为采用中程防空方案可使美军利用电磁武器的大容量弹舱,同时减轻其局限。如今,这些能力常常被考虑为最后的手段,只有在动能拦截系统失效或耗尽时才使用。本报告提出的作战概念将部分颠倒这种做法,优先使用电磁武器来对付那些最容易受这类武器攻击的目标,而将拦截导弹用来对付需要用动能武器攻击的目标。
(一)高能激光
激光通过发光二极管(LED)储存库的光子产生出的高能电磁光束来“抽出”激光介质,并以很狭窄的波长范围发出强光。所发出的光通过聚焦并与多次“抽出”的光束结合形成一个高能输出光束,该光束可摧毁诸如无人机和G-RAMM等威胁,或损坏其空气动力结构,从而使其偏离指定目标。
激光武器的致命性受制于各种因素,包括它们的功率、环境因素和所要攻击的目标的特征等。此外,激光武器的效果还与其总的体积和重量有关。
激光功率。一束激光可照射在(影响)一个目标上的总能量主要取决于激光的功率和它聚焦光束的方式(光束质量)。大型化学激光器,如为导弹防御局(MDA)机载激光器(ABL)验证器研制的化学氧碘激光器(COIL),已达到了兆瓦级功率水平,使其具备了在几秒钟内毁坏或摧毁多数飞机和导弹威胁的潜力。较小的、适合安装在舰艇、战术飞机和地面车辆上的固态激光器也达到了300千瓦以上的功率水平。由于在高功率层次激光介质的退化,未来的固态激光输出功率或将小于1兆瓦。
气象条件。大气中的水汽和微粒会吸收和分散电磁波频谱上不同波长的激光能量。激光器常用的红外线和可见光波长更容易受水汽而不是雨雪的影响。这让海洋环境中的激光器面临更大的挑战。通过缩短激光束必须经过的水汽和微粒密度较高的低空大气层的距离(或路径长度)可减轻被分散和吸收的影响。在使用激光武器进行空对面和空对空作战时,降低激光所要经过的大气层密度可以增加激光的射程和效果。
目标特征。因为高能激光武器主要靠高温来损坏目标,所以目标表面的材料和设计将对激光的效果有很大影响。弹道导弹和超音速巡航导弹的弹头经过加固以便在高速穿过大气层时能经受住高温,这些部位不容易被激光损坏。极高能(兆瓦)激光或许要照射这类目标较长时间(可能需要15秒),才能取得预期效果。相比之下,高能激光照射外壳较薄的小型舰艇、无人机和大多数导弹时或许只需几秒钟就能击穿。
照射目标的时间。激光束照射在目标上的时间越长,所造成的损坏就越大。因此,诸如无人机和小型舰艇这样的低速移动目标通常更容易用激光武器攻击。像导弹这样的高速移动目标则较难用激光武器攻击,除非它们在激光武器前横向移动而不是迎面飞来。在应对导弹齐射袭击时,在一定时间内一个激光武器对某个目标照射的时间越长,所能拦截的目标数量就越少,所以,重要的是要很快确定射击成功的时间,然后迅速瞄准下个威胁。
自从研发出激光以来,已经使用了很多种激光介质,它们总的可以分为两类。固态激光以平板、薄片或光纤的形式来利用固态晶体介质。所以,固态激光比使用液态或气态介质来产生光束的化学激光体积更小也更简单 。
美国国防部最初开发的是化学激光武器,如在冷战期间美国海军研发出的陆基“中红外线先进化学激光器”(MIRACL),和机载激光验证器。虽然这些试验武器能产生兆瓦级光束,但它们太大太复杂,使其只适用于固定阵地和陆基平台。由于它们使用的化学成份有毒并具有很大的腐蚀性,因此在化学品储存和液体废物处理等方面都给后勤部门带来了巨大挑战。
固态激光通常比化学激光耗电更低。由于未来的高能固态激光器在发射时需要高功率电源,因此像飞机和战舰这样的移动平台很可能要使用电池或电容器来满足激光器瞬间的高功率用电需求。这些能量储存系统将导致某些功率损耗。还需要额外功率以及冷却系统来驱散多余的热量。鉴于这样和那样的原因,目前最好的固态激光器的耗电效率平均约为30%。正在研制中的新的激光介质和能量储存技术有可能改进固态激光器的电效。
美国国防部正在研制新材料和能量管理技术来提高固态激光器在进攻和防御作战中的效率。2014年,美国海军在“海上临时前进基地”“庞塞号”( Ponce)舰上装备了美军首个作战型固态激光器,即:“激光武器系统” (LaWS) 。这一30千瓦的激光武器系统比其使用化学燃料的前身体积更小也更简单,可攻击小型无人机和导弹和飞机上使用的光电/红外(EO/IR)传感器。美军把它部署在波斯湾以帮助国防部制定高能激光武器运用的最初使用条令、作战概念和主要方针政策,包括交战规则和避免误伤友军卫星和部队的程序。
各军种和美国高级研究计划局感兴趣的是功率输出在150-300千瓦范围内的固态激光器。这一功率范围是激光武器的断点。在这一范围低端的激光器能摧毁小型无人机和小艇,从侧翼损坏未加固的巡航导弹和G-RAMM。输出功率为300-500千瓦的激光器能从更多方面毁坏更多导弹,瘫痪或摧毁大型无人机和舰船。具备150千瓦以上输出功率的固态激光器已经在实验室内进行过验证。只要有足够的资金,成熟的固态激光技术就能在未来三、五年内转变成作战武器 。
图25:攻击各种目标的激光功率等级示意图
美国空军将在高级研究计划局实验型“高能液态激光区域防御系统” (HELLADS)或其它趋于成熟的系统的基础上,为AC-130J武装运输机研制一款固态激光器 。目前的技术已成熟到足以能让美空军在五年内部署一款能实施空对面和空对空作战的高能激光器,或许能攻击图11中所标出的敌巡航导弹。能有效攻击敌防空导弹和空空导弹的高能激光器可提高AC-130J武装运输机在对抗空域环境中的作战能力。美空军的“自卫高能激光验证器” (SHiELD)计划就是要研制一款体积较小、能安装在战斗机上、能击败面对空和空对空威胁的激光器 。美海军正在利用从其实验型“激光武器系统”获得的经验来“开发一款150千瓦激光系统并将安装在DDG-51级驱逐舰上进行试验和制造原型器” 。海军的“固态激光技术成熟” (SSL-TM)计划将寻求在2018年在Paul D. Foster测试舰上安装一款100-15千瓦功率的固态激光武器 。
(二)高功率射频防御系统
高功率射频武器通常指的是高功率微波武器,可通过离散频率产生功率极高的、持续时间较短的电磁能微波脉冲,所使用的波形可损坏敏感电子元件,如精确制导弹药的制导装置、导引头或控制系统。高功率微波脉冲干扰和损坏电子元件的原理是诱导目标电路中的电流超出电路定额,从而导致过热和故障,类似于保险丝熔断 。因为高功率微波波束攻击的是具体的元件,如精确制导弹药内的输入/输出板或放大器,所以,导弹外表的隔热板对其影响不大。此外,由于半导体电路非常敏感,因此它们很容易因电流的小幅增加而过度偏压或损坏。因此,高功率微波武器可以比激光更低的入射功率导致错误运作或破坏性效果,或在功率相同的情况下攻击目标的距离比激光远 。
美国已研制出了一些高功率微波武器原型系统,其中最显著的是“反电子高功率微波先进导弹计划” (CHAMP)。该计划将成熟的巡航导弹与高功率微波发射机载荷结合起来 。作为一个验证概念,“反电子高功率微波先进导弹计划”使用了宽带高功率微波脉冲来导致各种电子系统锁死和损坏,而不是攻击具体的元件组件。
虽然“反电子高功率微波先进导弹计划”是个进攻性电子对抗武器原型系统,但在五年内美国国防部就能研制出高功率微波防御系统,利用已知的或预测的电子漏洞来挫败各种飞机和导弹威胁。未来的舰载或陆基高功率微波武器能发出脉冲波束来损坏巡航导弹和无人机的某些无防护电路。发展更先进的高功率微波控制处理器和信号发生器来快速运用大量功率等级和波形来更有效对付已知威胁,在技术上也是可行的。
通过精确制导弹药的内置数据链天线或导引头孔径实施“前门”攻击是另一个能减少高功率微波武器入射功率需求的技术 。这些孔径天生就对某些波谱的电磁能透明。与通过武器外壳的缝隙实施攻击相比,攻击与孔径有关的部件的高功率微波脉冲可以很低的功率造成损坏。此外,如果目标导弹的导引头是主动发射,那么高功率微波武器就能合成与导引头相同的脉冲来对导引头的电子元件造成最大程度的损坏。
(三)电子战
早在20世纪初,无线电频率干扰机和诱饵就被用来削弱敌方的作战网。在二战期间,主动无线电频率对抗措施的使用变得更为普遍,同盟国和轴心国部队都想摧毁对方的雷达和无线电通信系统。在冷战中期,随着制导弹药的问世,各国军队很快采用电子干扰系统来干扰武器的数据链信号,扰乱和欺骗其无线电频率或红外线导引头。
如今,主动干扰机、诱饵和其它形式的电子攻击被用来对付敌方精确打击杀伤链的链接,包括发现和定位目标,到攻击目标以及后面的战斗损伤评估。电子战最直接的运用就是攻击敌武器导引头、GPS和其它武器的内置导航系统以及将武器与制导信息源连接起来的数据链。虽然这三种方法都可能用来对付用以打击移动目标的精确制导弹药,但还是有越来越多的对地攻击弹药安装了导引头、导航系统和数据链来提高它们的精确性和在发射后能让控制员调整它们的方向。
战略与预算评估中心的标题为《Winning the Airwaves》的报告对电子战进行了全面阐述 。大体上,有两种趋势在驱使军方更倾向于使用被动探测和低截获概率/低探测概率(LPI/LPD)通信系统和反措施,而不是高功率主动传感器、无线电和对抗措施。第一,随着诸如防空导弹、反舰巡航导弹和反舰导道导弹等精确制导弹药射程和效率的提高,美军将不得不从距敌人更远的防区外实施作战。防区外距离的增加要求美军飞机、军舰和其它机动部队增加其传感器的功率。第二,被动传感器的改进增加了使用高功率无线电频率的美军被敌人探测和攻击的风险。
在这种作战环境中,美军要提高防空与反导能力,就要发展LPI/LPD自卫干扰器来扰乱敌精确制导弹药的导引头和制导系统。目前,美军的大功率干扰平台和武器能被敌被动传感器探测到或被装有被动导引头的精确制导弹药发现并避开。LPI/LPD干扰器应得到持久诱饵的补充,通过提供更多具有吸引力的假目标来引诱敌火力。
考虑到这些因素,用于对抗导弹袭击的电子战系统要具备以下特点:
连网。由于LPI/LPD干扰器输出功率低和射程短,将其用于保护携带它们的平台时最有效。要保护像航母战斗群这样的大型编队免受探测和攻击,就要使用多架装有LPI/LPD干扰器的有人驾驶飞机和无人机,并要能在广阔的区域内协调传输。此外,干扰器和诱饵要通过连网来整合行动和避免无意的行为,如把威胁转移给友军平台。
敏捷。先进的导引头能让敌武器在更宽的电磁波频谱内运行和在频谱内“移动”以避开美军的反措施。要战胜这些武器,降低反探测风险,美军干扰器和诱饵就要在频率、波束模式和发射的方向方面具备更大的敏捷性。
多功能。要在广大的区域内连接多个自卫干扰器和一次性诱饵,就得使用昂贵而笨重的发射机、接收机和处理器。如果未来的干扰器能自动感应到电磁环境、与其它系统联络和协调它们的行动来应对敌传感器和导弹袭击的话,那么未来的电子战网络将更容易建立,成本也将更低。
自适应能力。现在的干扰器和诱饵是自动工作的,也就是说,它们在探测到存储在它们的内置威胁库里的敌传感器或武器导引头特征后,就会按预先设定的计划作出反应。鉴于新的导引头和处理技术将使敌武器生产新的信号,而这种新信号又没有预先存在威胁库里,未来美军的电子战系统就要能感应到这种电磁环境,破解信号并自动制定和采取有效的行动方案。
美国国防高级研究计划局和各军种正在开发新技术来制造具备这些特征的新型电子战系统 。然而,所缺少的是能让电子战更好地服务于防空与反导作战概念。正如《Winning the Airwaves》中所阐述的,能改变美军使用电子战频谱方式的作战概念就是从现在的高功率传感器和反措施方案向使用“被动探测和低截获概率/低探测概率”传感器、通信系统和反措施转变的概念 。新的作战概念是将电子战与动能拦截武器结合起来,从而产生更有效的防空与导弹防御网,而不是在“漏网”的敌威胁突破动能防御系统后才将电子战作战最后防线来使用。
三、作战管理:重要支撑
虽然短程和中程防御系统能极大提高美防空与反导能力,但它们也会减少可用来拦截来袭威胁的时间和在齐射中对具体威胁的拦截次数。新型作战管理系统能缓解这些缺点,帮助美军实现本报告提出的作战概念所带来的全部优点。具体来说,就是未来作战管理系统要能评估威胁,确定要拦截哪些威胁,针对目标来分配相应的动能和非动能防御武器,持续对作战图进行评估以便对新出现的威胁作出反应或确定哪些威胁已被消除。
目前的防空作战管理系统,如“宙斯循”和“爱国者”,具备一定根据目标来分配武器和自动拦截来袭威胁的能力 。但是,这些系统所采用的自动控制类型在本质上属于“教条主义”,也就是由操作员为火控系统设定一套应对威胁的规则。这些规则主要包括:
o 关联火控系统可衡量的特征以区分威胁的类型,如反舰巡航导弹、反舰弹道导弹和制导火箭、火炮、迫击炮和导弹(G-RAMM);
o 规定拦截威胁的顺序以及用什么系统来拦截,如先使用电磁轨道炮,然后再使用高功率微波系统;
o 设立需要优先打击的目标,如命令电子战和高功率微波系统先打击超音速反舰巡航导弹,然后再打击齐射中的其它威胁;
o 针对各种威胁来优先分配防御系统 。
基于规则的自动化火控系统在打击它们不认识的威胁时能力受限,不能应对新的威胁战术,不能全面整合动能和非动能防御武器,当条件发生变化、防御能力的效率提高或具体威胁的危险程度提高或降低时不能自行进行调整。
未来防空和反导火控系统应更加灵活和独立,这样才能快速应对威胁,不断评估相应的对抗措施,然后选择最有效的防御武器来对付各个威胁。相关例子有:
超音速掠海飞行反舰巡航导弹。假如敌反舰巡航导弹在地平线之外被探测到,那么作战管理系统首先要用“改进型海麻雀导弹”或PAC-3导弹拦截,当幸存下来的导弹出现在地平线上时,用视距定向能武器和电子战系统应对。
超音速对地攻击巡航导弹。作战管理系统可用高功率微波系统从远距离攻击在高空飞行的对地攻击巡航导弹,然后使用其它防空系统来从侧面打击幸存威胁。
反舰弹道导弹弹头。作战管理系统可使用电磁轨道炮来打击30-40海里外的高空反舰弹道导弹弹头,然后再用动能拦截导弹在10-30海里距离内进行拦截,之后,在作战条件允许时使用定向能和电子战系统在较近的距离内打击弹头的末段导引头。
对地攻击弹道导弹弹头。经过加固的弹道导弹弹头不容易被一些电磁武器损坏,如激光武器和电子战系统。在这种情况下,作战管理系统可以在30-40海里的距离内用电磁轨道炮发射超高速炮弹来打击弹头,必要时再使用面对空拦截导弹。
研发智能防御作战管理系统的技术是个可以克服的挑战。美国国防部某些新的指挥与控制计划,如“陆军综合防空与导弹防御作战控制系统”(IBCS)和海军的“宙斯循作战系统”,就具备这些特点,可通过研究来改进它们适应敌新战术的实时调整能力 。更大的障碍或许来思想认识方面。美国防空部队更适应目前的多层防御方案,即:对任何空中或导弹威胁都首先是尽可能远地进行拦截和重复拦截直到消除威胁为止,或直到它击中目标。采用新的方案,在10-40海里范围内用自动系统来拦截威胁,可消除现在做法中不必要的重复,让机器去做决定。那种认为多层防空方案比单层更强大和人在作战管理方面比机器更有效的观点都是不正确的。美军与其在现在打未来的防御战,还不如更多地依靠机器和中、短程防御系统来对付大规模导弹袭击,腾出精力来建立系统并准备应对后续的袭击。未完待续
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