透视美国新型增程“萨德”防御系统

文\/戴艳丽   2016-11-25 03:37:27

◎“萨德”弹道导弹防御系统的指挥舱正当全球媒体聚焦美在韩部署“萨德”导弹防御系统的时候,美国洛马公司在2016年8月突然宣布,其正在研制增程型“萨德”,其防御能力将成10倍提高,并具备拦截中俄正在发展的高超音速机动弹头的能力,此举立刻引发全球的关注,那么这个所谓增程型“萨德”究竟是什么样的武器,其与现在的“萨德”相比有哪些优势?美国发展其的真正动因又是什么呢?

美国增程“萨德”防御系统的发展

增程型“萨德”是美国洛马公司根据现实需要提出的对原型“萨德”的改进,其反映了美国导弹防御系统面临的新威胁和技术的最新发展趋势。

原型“萨德”“萨德”(末段高层区域防御,THAAD)系统是美国于20世纪90年代研制的一种可机动部署的末段高层导弹防御系统,用于保护美国的部队、盟友、人口密集区和重要基础设施免受中近程弹道导弹的攻击。其拦截弹可在大气层内外对弹道导弹目标实施拦截,系统还可为低层拦截系统提供目标指示信息。“萨德”系统最初设计用来防御射程大于600千米的近程和3 000千米以内的中程弹道导弹。2002年美国退出《反弹道导弹条约》后,美国开始改进“萨德”系统,使其防御能力扩大到对远程及洲际弹道导弹实施末段防御。目前原型“萨德”的最大作战距离为200千米,拦截高度为150千米,采用直接碰撞方式杀伤。

◎“萨德”与“爱国者”2/3系列及韩国预计发展的LSAM弹道导弹防御系统的性能比较目前,“萨德”系统已在关岛永久性部署,2015年7月第100枚“萨德”拦截弹交付美国陆军,2020年有望达到300枚,实现最终部署7个“萨德”导弹连。其中,韩国星州郡将部署1个“萨德”导弹连,以保卫驻韩美军军事基地。

随着“萨德”的部署,系统存在的诸多问题也暴露出来:一是拦截范围有限;二是无法完成对高超音速机动目标的拦截,而这将成为导弹大国未来的重要方向;三是信息系统能力有限,导致大范围拦截受限。为此,在“萨德”系统刚刚结束测试时,美国洛马公司就开始进行“萨德”系统的增程改进。

◎“萨德”ER导弹与原型“萨德”相比,射程可以增加3倍,拦截区域增加9~12倍,且具备对抗高超音速导弹的可能  增程型“萨德” 2014年初,美国导弹防御局(MDA)提出了改进“萨德”系统的设想,这一方案得到了洛马公司防空导弹和火控系统部的支持。美国防部宣称,该计划旨在提高“萨德”拦截弹的射程,以应对朝鲜和伊朗的导弹威胁,甚至中俄两国的高超音速武器。实际上洛马公司早在2006年就已经进行了改进的“萨德”第二级助推器原型的静态点火试验,后续在2008年又自投资金延续了重要技术验证项目。2015年1月,洛马公司防空导弹和火控副总裁迈克·托洛茨基透露,新的增程“萨德”(“萨德”ER)系统拥有一个更大的助推器和一个增强的上面级,并可精确拦截高超音速目标,但是仍将使用原有拦截弹的发射装置和杀伤器。美军已向产业界提出要求研制针对具备高超音速滑翔和末段机动能力导弹的新一代反导系统。而洛马公司提出了增程型“萨德”和激光反导系统应付中俄高超音速滑翔导弹的方案。这无疑将使增程“萨德”计划得到实质性推进。

未来发展 目前“萨德”ER还只是工业概念,而非项目工程。美国国防部曾在2012财年经费中为“萨德”先进能力发展项目拨款200万美元用于概念研究,潜在合同价值达9.61亿美元。在国防部近期提出的高超音速武器威胁加速发展的背景下,“萨德”ER项目有望于2017或2018财年内启动研发。如果“萨德”ER从2018年开始投资,部署产品将在2022年生产制造,尽管其具备一定的应对高超音速武器威胁的能力,但国防部还是正在研究激光等定向能武器技术,并将统一衡量优劣。因此“萨德”ER可能只是一种对抗目前威胁的初步策略,直到激光武器和轨道炮能够完成导弹防御任务,预计将到2020年以后才能做出决定。而从2016年8月洛马副总裁透露的情况看,目前国防部已初步同意“萨德”ER发展方案,原定2018年开始投资研制的“萨德”ER导弹有可能提前。

增程“萨德”的主要改进

从目前透露的情况看,洛马公司推出的“萨德”ER拦截弹方案重点是对现役“萨德”拦截弹的助推器进行改进,目前该工作已在美国导弹防御局的支持下开展,主要改进内容包括以下几个方面。

改进为两级助推器 按照洛马公司公布的方案,增程“萨德”将原型“萨德”采用的单级固体火箭助推器改为两级助推器方案。原型“萨德”弹长6.17米,而为了适应原有的发射器,导弹弹长维持原来长度。经过改进后,导弹一级助推器在将导弹助推到较大速度后,与二级火箭分离,这样可以甩掉多余质量,这是新型“萨德”杀伤器获得较大初速和机动性的技术基础。

增大初级助推器直径 增加的初级助推器火箭发动机直径相比原型“萨德”有明显增大,原型“萨德”火箭助推器直径为340毫米,其杀伤器直径略大,为370毫米,而新加装的第一级助推器直径达到535毫米,这使其火箭助推能力与最新的“标准”3海基反导拦截弹相当。由于初级的动力更加强劲,拦截弹的射程和作战高度都将明显增加。

末级提高机动性 从洛马公司公布的概念图来看,助推器第二级火箭发动机直径比原来也有所增加,基本与杀伤器相同,即达到370毫米。洛马公司透露,新“萨德”的第二级主要用于杀伤器被释放前缩短与目标的距离。由于第一级的分离,在杀伤器矢量控制能力基本没有变化的情况下,第二级火箭助推器长度和整体质量都要比“萨德”原型拦截弹要小得多,因而其杀伤器可以获得更大的末段机动性。这使得增程“萨德”拦截高超音速机动滑翔飞行器成为可能。

减少发射系统容量 由于增程“萨德”拦截弹直径增加,整体发射质量也明显变大,因此在使用原来发射平台时,其发射装置中携带的导弹数量也将明显减少。为此洛马公司对“萨德”系统的发射装置进行了改进设计。改进后,每部发射装置可携带5枚拦截弹,比“萨德”原型系统的8枚减少了3枚,这可以通过增加发射架数量弥补。

◎ 从上至下为“爱国者”3、“爱国者”3MSE和原型“萨德”的拦截器,可见“萨德”的红外探测窗口

◎“萨德”拦截器(图中下方)结构模型

◎ 洛马公司公布的增程“萨德”(“萨德”ER)概念图,可见其采用两级方案,初级助推器直径明显比图中上方的原型“萨德”大

◎ 增程“萨德”系统发射车设想图,近处为增程“萨德”,每车6个发射管(设计为5个),远处为原型“萨德”,每车8个发射管改进信息系统 从目前透露的情况看,洛马公司要求增程“萨德”拦截弹采用直接碰撞杀伤方式,可在大气层内外拦截目标,具备高超音速飞行器目标拦截能力,这需要足够的目标信息支持,进一步扩大拦截范围,提高末段飞行速度及机动能力。由于增程“萨德”拦截距离和高度成倍增加,与其相应的预警探测、火力控制,以及导弹制导系统的作用距离也都将增大,同时为拦截高超音速机动飞行器,系统发射指挥控制和核心解算单元都需要改进。

可以看出,此次增程改进方案并未对“萨德”原型的杀伤器和制导机理进行任何改动,只是对动力系统进行了改动,这使得技术风险大幅降低。

增程“萨德”的特点

增程“萨德”是“萨德”系统发展过程中第一次较大的改进,其与原型和同类的“宙斯盾”系统中的“标准”3系列拦截弹相比具有一些较为明显的特点。

打击射程大,扩大防御区域 由于增程“萨德”增大了初级助推器直径,使得其推力大幅增加,从而扩大了拦截导弹的射程和火力覆盖区域。从洛马公司公布的数据看,“萨德”ER导弹相比“萨德”原型弹的200千米射程增加了3倍,也就是达到了600千米射程,这使得“萨德”ER导弹的拦截区域增加了9~12倍,超过了“标准”3的500千米射程能力。这不但使反导防护面积大幅增加,更重要的是使系统可以完成多次拦截,即在发现拦截失败后,有足够时间实施二次甚至三次拦截,提高了拦截成功率。

拦截高度高,弥补反导空白 增程型“萨德”将单级助推器升级为两级助推器,提高了拦截高度。原型“萨德”的拦截高度为40~150千米,这一高度适合拦截射程600~3 000千米的弹道导弹,但对3 000千米以上的导弹力不从心,而目前对美国构成威胁的朝鲜“舞水端”导弹射程达到3 500~4 200千米,因此即使在韩国部署“萨德”系统对该型导弹也无能为力。此外,在目前高超音速飞行器快速发展的情况下,美国原来依赖的“爱国者”系统、“中程扩展防空系统”(MEADS)与“宙斯盾”系统存在防御空隙,不能对其进行有效拦截,因此亟需发展拦截高度覆盖更广的反导拦截系统,这与美国海军“标准”3不断扩大拦截高度和射程的动机几乎是一致的。

机动性强,可拦截高机动目标 洛马公司的增程型“萨德”采用了两级分离方案,使其机动过载能力大幅提高。原型“萨德”拦截弹最大速度达到8.45马赫,在大气层内的机动过载达到10g,大气层外的机动过载值为5g。而按照洛马公布的改进方案,增程型“萨德”末级的机动能力将增强10~40倍,虽然洛马公司没有说明如何衡量这一能力增加值,但如按照常用的机动过载值表示,其将达到50g以上,这是相当惊人的能力,可能对一般的弹体和弹内设备造成机械性损伤。此外,两级分离方案将为拦截弹提供更高的助推器耗尽速度,以及末段助推器更长的主动飞行时间,这使得有动力控制时间更长,对拦截类似高超音速滑翔机动弹头这样的高机动目标尤为重要。

  扩大信息源,提高指挥能力 增程“萨德”采用了原型使用的杀伤器,制导体制也沿用了原型的“惯导+指令+红外成像”制导方式,这一方式有利于防御高超音速类目标。在与未来高超音速武器作战过程中,如何充分利用目标指示信息系统是另一个研究重点。洛马公司正在开发一套新的软件,能够整合来自空间和地面的红外和射频传感器数据,以应对新兴威胁。在未来的作战中,依靠美国弹道导弹防御系统使用的大量地基和天基传感器,通过“指挥控制与作战管理通信”系统向防御系统传递威胁目标发射信息,根据其飞行的速度和位置,就能判定威胁目标是否为高超音速飞行器。与“萨德”拦截弹相比,“萨德”ER拦截弹可以更早发射,在高超音速目标做出进攻性机动前对其发起攻击。

发展动因

在“萨德”还未全面部署的情况下,美国国防部和洛马公司就迫不及待地开发新型“萨德”系统,这背后有应对新兴威胁的需要,也有着军种竞争的影子。

应对新兴的高超音速滑翔和末段机动目标威胁 洛马公司副总裁表示,潜在对手的导弹系统对美国现有导弹防御系统构成了“日益严重的威胁,不论是数量还是技术先进性。”其列举了俄罗斯YU-71高超音速滑翔器等威胁,并表示目前“萨德”ER增程型导弹或者激光系统有可能用来对付这些威胁。其还表示,“我们发现很多用户,尤其是太平洋司令部,对“萨德”ER导弹有显著的兴趣。”可见美国国防部和工业部门均认为“萨德”ER是最好的近期解决方案。◎ 原型“萨德”发射车三维图

◎ 朝鲜“劳动”导弹近日齐射的场景,它是美在韩部署的“萨德”的主要防御对象

◎ 与增程“萨德”能力相近的“标准”3与“标准”3等同类系统竞争 从增程型“萨德”改进的方案可以看出,其基本沿用了美国海军“标准”3反导系统的技术路线。首先完成系统拦截试验和部署,再通过增大助推器直径提高拦截距离和高度。随着美国海军“标准”3反导系统的发展,其逐渐成为美国中程导弹防御系统的标准配置,为此美国导弹防御局甚至开发了使用“标准”3拦截弹的陆上型“宙斯盾”系统,并在罗马尼亚等地部署,此外还积极向日本推广这一由海登陆型的反导系统。这无疑侵占了美国陆军的传统领域,而增程型“萨德”则是对海军系统的最好回应。从增程型“萨德”的改进方案可以看出,其基本是瞄准“标准”3进行的升级改进,两者在拦截高度和拦截距离上逐渐接近,具有一定替代性,但是增程型“萨德”的拦截速度更高,其具备拦截更远弹道导弹的能力,可见这反映出美国陆军和洛马公司希望以此逆袭“标准”3的迫切愿望。

减小地面导弹防御部署规模 原型“萨德”系统射程短、覆盖区域小的问题在此次韩国部署讨论中暴露了出来。此次确定的“萨德”部署地星州郡距离首尔270千米,而“萨德”防御距离只有200千米,其无法实现对首尔的覆盖,只能完成有限的美韩军事基地的防御保护。而且要完成对韩国整个国土的防御火力覆盖,需要部署2~3个“萨德”导弹连,这显然是在目前情况下无法实现的。此外,此次部署也暴露出美军“萨德”系统生产能力严重不足的问题,无法在近期满足韩国“萨德”拦截弹基数需求,因此在2020年前尚无法完全形成作战能力。而增程型“萨德”的出现无疑将打破这种尴尬局面,如果在韩国部署1套增程型“萨德”系统即可以基本完成对整个韩国领土的火力覆盖。

应对更远射程弹道导弹威胁 原型“萨德”的性能只能满足对朝鲜“飞毛腿”和“劳动”等射程600、1 200千米弹道导弹的拦截,而对于朝鲜近期频繁试验的“舞水端”导弹无能为力,这主要是因为“舞水端”射程达到3 500千米以上,其再入速度较高,原型“萨德”无法在其射程和射高范围内组织拦截,而增程“萨德”射程增大了3倍,将有效拦截“舞水端”这样的中程弹道导弹。这正是美国太平洋司令部亟需具备的防御能力,因为“舞水端”射程足以覆盖驻日和关岛美军基地目标,而这里部署的“爱国者”3和“萨德”对此无能为力。

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