美国发展低成本空基反导武器系统

钱　锟

雷声公司通过渐进式的改进和升级，使得AIM-120系列中距拦射空空导弹不断发展出新的作战功能，目前，AIM-120c6和AIM-120D导弹已经具备了十分强大的巡航导弹防御能力，以AIM-120导弹为基础的低成本的弹道导弹(1CBM)防御武器系统NCADE也正在研制之中，以AIM-120为基础的反卫星武器系统也已列入规划。

自从20世纪90年代初进入美国空军服役以来，AIM-120现已成为世界上生产数量最多、装备最广泛，实战使用最多的中距弹，雷声公司通过批次升级或研制新改型的方法使得AIM－120导弹不断地适应新的作战要求，完成了一系列的“渐进式性能革命”。例如目前装备到F-22A战斗机上的AIM-120C6导弹已经具备了拦截巡航导弹的能力，而具有更强的末端机动能力和更远射程的AIM－1200导弹将具备更强的巡航导弹拦截能力；将来，雷声公司还要在AIM－120导弹的基础之上，研制低成本的弹道导弹(ICBM)防御武器系统，甚至是反卫星武器系统。

低成本空基反导武器系统

NCADE的技术特点

早在1991年的海湾战争期间，美军战斗机飞行员就有过亲眼目睹伊拉克的弹道导弹从隐蔽的发射场上腾空而起自己却束手无策的经历因此美国空军迫切希望国内军火商能够研发一种能够部署到前线战斗机上的低成本空基反导武器系统。为了满足军方的要求，雷声公司正在致力于研制一种专门用于拦截弹道导弹的AIM-120改型产品，该空基反导平台被称为“具备网络中心战能力的空基弹道导弹防御单元”(NCADE)，目的是为美国空军提供一种能够部署在战场前沿并具有快速反应能力的低成本空基弹道导弹防御武器系统。

NCADE采用两级推进方式，第一级火箭发动机燃烧完毕后抛弃，同时二级火箭发动机点火工作，其弹体结构是在AIM－120的基础之上研发而来。雷声公司的技术人员用新设计的NCADE第二级弹体取代了AIM－120导弹前端的雷达天线罩，导引头和战斗部。由于NCADE的四个升力弹翼都安装在导弹的第二级上，而四个控制弹翼都安装在导弹的第一级上，因此，在导弹第一级分离前，由第一级上的控制弹翼对NCADE进行飞行控制，而当导弹第一级分离后，由呈十字分布于第二级弹身中点的四个小型矢量转向火箭发动机对NCADE导弹第二级进行飞行控制。呈十字分布的四个矢量转向火箭发动机刚好位于导弹第二级的质心平面上，可对NcADE第二级进行有效的飞行控制。导弹第二级轴向推进火箭发动机和四个小型矢量转向火箭发动机采用新型的硝酸羟胺为燃料。硝酸羟胺比传统的偏二甲肼推进剂更安全并具有更大的比冲。在此之前，硝酸羟胺仅应用在卫星的微量推进技术上，这种性能优良的推进剂可使得NCADE重量更轻，飞行速度更快。用于NCADE第二级的轴向推进火箭发动机和小型矢量转向火箭发动机的硝酸羟胺推进剂被分装在两个燃料箱中，两个燃料箱被分别布置在矢量转向发动机舱的前后端。

2006年12月，雷声公司已经完成了NCADE二级轴向推进火箭发动机的地面试验，试验显示其推力超过68千克，燃烧时间25秒。由于采用了全新的推进系统和飞行控制系统，NCADE完全具有在大气层外飞行的能力。

NCADE采用了新型的焦平面红外凝视成像导引头，其导引头能够清晰地分辨弹道导弹的高温尾焰和低温的弹体，以便在弹道导弹发射后不久的上升阶段锁定并引导NCADE以撞击杀伤的模式对目标进行拦截。据透露，NCADE导引头是以AIM-9X的红外导引头为基础研制的。

为了准确拦截弹道导弹，NCADE的飞行速度比AIM－120更快，为了避免飞行中的气动加热对红外导引头的制导精度造成影响，NCADE在其红外导引头前增加了～个热防护罩，该防护罩采用了钝头体设计，使得激波远离头罩表面，以减小红外导引头的气动加热。这个热防护罩在导弹第一级分离后自动脱落，这时，NCADE的红外导引头才外露出来指引导弹第二级飞向目标的。

2007年4月，雷声公司启动新型工程纳米复合氧化物材料研发项目，目标是开发能够用于制造红外导弹头罩的复合材料和工艺方法。目前，蓝宝石是用于制造红外制导导弹头罩的主要材料，而新型复合材料头罩要求具有比蓝宝石材料更高的强度，以满足NCADE红外导引头的设计要求。

虽然NCADE的内部结构和AIM-120相去甚远，但是雷声公司通过巧妙的协调设计，使其气动外形、尺寸和AIM-120C相比没有太大的变化，NCADE的弹体长度与AlM-120完全一致，质量为150千克，反而比AIM－120导弹轻了11千克，两种导弹的重心位置也完全重台，因此原先能装备AIM－120的作战飞机都能轻易装备NCADE。

NCADE的反导作战方式和载机

一旦敌方的弹道导弹在发射和上升阶段被友军的任何作战网络传感器(无人机、浮空监视雷达、卫星等)探测到，其坐标信息将通过高速数据链传输到距离目标最近的NCADE载机平台上，这时，战场前沿的反导平台马上发射NCADE进行拦截，在飞行过程中，数据链将持续为NCADE其提供更新的中段制导信息。据透露，NCADE的射程超过100英里，但其有效的拦截射程和NCADE导弹发射平台的初始飞行速度和高度有关。

关于NCADE的载机，雷声公司十分看好能够在战场上空长期巡逻的长航时无人机。由于敌方的流动弹道导弹发射平台属于战场上的“时效性目标”，如果想在弹道导弹发射初期进行拦截，那么反导武器系统必须装备在像MQ－9“捕食者”这样能在敌方空域长时间巡逻的无人机上。由于NCADE重量轻，因此一架“捕食者”无人机可以同时携带六枚导弹，同时不影响无人机继续执行侦察和监视任务。装备了NCADE之后，“捕食者”无人机将成为名副其实的多用途无人机、随着弹道导弹技术在全球范围的扩散，由长航时无人机执行的弹道导弹早期拦截任务将受到美国空军的极大关注。NCADE的使用机种将包括已经服役的“捕食者”B长航时无人机和美军在研的性能更为先进的无人机(例如“捕食者”C和X-47等)。当然，NCADE也可以装备给有人驾驶作战飞机，现役的F－22A和即将服役的F－35都可装备NCADE，当然，如果有必要，隐身能力极强的美国空军下一代远程打击平台(NG－LRS)“2018轰炸机”也：阿是装备这种廉价反导武器系统的热门候选者。

NCADE的成本优势

雷声公司的弹道导弹防御项目的负责人麦克·伯恩透露：一旦进入批量生产，每枚NCADE的造价将低于100万美元，与美国现有和规划中动辄以数十亿美元计的反导系统相比，NCADE可谓

一种廉价的弹道导弹防御武器，即使和新型的“标准－3”海基拦截导弹(单枚价格也达到了1700万美元)相比，NCADE仍然具有显著的成本优势。NCADE装备部队后，任何可使用AIM－120导弹的作战平台都可成为战场前沿的弹道导弹防御节点。

为了提高对弹道导弹的拦截成功率，美国导弹防御局(MDA)强调美国需要发展多种不同功能、不同射程的反导武器系统，以形成一套覆盖弹道导弹飞行各个阶段的、多层次的弹道导弹防御体系。目前，美军对于弹道导弹的末端和中段拦截能力极强，但是对于弹道导弹发射、上升和助推阶段的拦截能力十分孱弱。而实际上，处于发射，上升和助推阶段的弹道导弹是最容易拦截的，其首要原因是处于上升段的弹道导弹还没有释放出多个弹头和多个诱饵，易于一劳永逸地进行拦截：其次，上升阶段的弹道导弹目标大(弹头没有和推进火箭分离)，飞行速度慢(上升段的导弹飞行速度比再入大气层阶段的弹头要慢得多)，而且红外特征强(带有高温尾焰)；另外，在弹道导弹的上升段进行拦截，可使导弹弹头在别国爆炸，防止了导弹末端拦截有可能对美国本土造成的间接损害和间接核、生、化污染。综上，MDA已经对NCADE项目表示出了非常强烈的兴趣。

近年来，美军已经装备了多种能够在弹道导弹弹道末段对其进行拦截的反导武器系统，例如海基的“标准－3”、路基的“爱国者3”以及正在发展的“末端高空区域防御”(THAAD)反导武器系统，并拥有多种能够在弹道导弹弹道中段对其进行拦截的反导武器系统，例如“外大气层杀伤飞行器”(EKV)和正在发展的具备外大气层多弹头拦截能力的“多目标杀伤飞行器”(MKV)；但是美军缺少一种能够在弹道导弹上升和助推阶段对其进行有效拦截的武器系统，因此，雷声公司适时地推出了成本低廉并能够在战场前沿大规模部署的NCADE项目，正好满足了MDA的需求。2006年5月，MDA就NCADE为期12个月的风险降低计划同雷声公司签订了价值700万美元的研究合同，并准备继续支持雷声公司在未来四年内造出20枚NCADE进行进一步的技术验证和拦截试验。雷声公司将于明年就NCADE的研发项目正式向美国国防部提出1500万美元的拨款要求，预计该项目将与2010年进入实质的工程研制阶段，由于NCADE的弹体设计立足于AIM－120,红外凝视成像导引头源于AIM－9X，因此，据估计其研发全过程的成本将被控制在3.85亿美元之内，可谓价廉物美。

NCADE导引头的拦截试验

虽然雷声公司已经通过计算机仿真的方法验证了NCADE导引头瞄准点从热尾流转移到导弹弹体的修正能力，但是，雷声公司仍然将NCADE的导引头装到AIM－9X“响尾蛇”空空导弹上进行了两次实弹拦截试验，拦截试验的攻击目标是模拟弹道导弹的小型火箭，拦截试验验证了NCADE导引头在攻击末段捕获目标的能力，以及捕获目标后瞄准点的修正能力。这种瞄准点修正能力对无战斗部的NCADE实现动能杀伤非常重要。

2007年12月3日，雷声公司租用了两架隶属于美国空中国民警卫队的F-16战斗机，携带NCADE导引头试验弹在白沙导弹靶场进行了空基弹道导弹拦截试验，为了获得导弹飞行、导引头引导和弹道导弹尾流特征的数据，AIM-9X试验弹和弹道导弹模拟火箭上都装有完善的遥测系统，可将试验数据实时传输给地面监控室。

试验用直径为14英尺(356毫米)的“猎户座”探空火箭来模拟上升阶段的弹道导弹，然后，F-16战斗机发射装有NCADE导引头的AIM－9X进行了两次拦截试验。在第一次试验中，AIM－9X打掉了模拟火箭的两片方向舵。第二次试验中，AIM-9X导弹和模拟火箭擦身而过，虽然脱靶，但是这样近的距离已经足够验证NCADE导引头的精确性了，因为即使是最小的弹道导弹也比拦截试验中用到的模拟火箭体积大，可以毫不夸张地说两次拦截试验都取得了成功。麦克伯恩透露未来，雷声公司将进行更多的拦截试验，以验证NCADE的转向和飞行弹道优化能力。

低成本空基反导星武器系统

雷声公司挖掘AIM－120导弹性能潜力的工作不仅局限于巡航导弹和弹道导弹的防御任务，目前雷声公司正计划在AIM-120中距拦射空空导弹的基础上研制一种反卫星武器系统(ASAT)，而其发射平台则可能是性能优良的F－22战斗机。据美国空军官员透露，F－22战斗机有能力在2万米高空以超声速飞行状态发射AIM－120中距拦射空空导弹，一旦装备了新型的AIM-120ASAT导弹，F－22就具备了打击任何低地球轨道卫星的能力，相对于其他的海基反卫星平台和陆基反卫星平台，以F-22为载机的空基反卫星平台反应速度更快、任务弹性更大，最关键的是成本更为低廉。

实际上，空基反卫星武器系统并不是一种新概念武器。早在上个世纪80年代，美俄两国都研究过空基反卫星武器系统。美国波音公司曾将F-15战斗机改装为ASM-135A反卫星导弹的发射平台，ASM-135A是由沃特公司研制的两级固体燃料导弹，该弹进入太空后释放一个红外制导的微型杀伤飞行器，以2400千米，小时的速度采用动能撞击的方式摧毁敌方卫星。F-15出色的爬升能力正好适合充当ASAT的发射平台。1985年9月12日，一架F-15A战斗机携带ASM-135A导弹从范登堡空军基地起飞进行了空基反卫星实弹发射试验。试验中，F-15爬升到24000米高空发射反卫星导弹，导弹以撞击的方式摧毁了一颗废弃的P78-1观测卫星(1979年入轨，当时已超出使用寿命)，试验取得了成功。后来由于受制于军控条约和研究经费超支的原因，美国的空基反卫星武器系统发展计划在前苏联解体前夕的1988年宣告终止，当时已有20架F-15进行了必要的改装。

前苏联的米高杨设计局就曾在“米格-31M”超声速截击机的基础上秘密研发过一种反卫星导弹的发射平台，并于1987年制造了编号为“蓝色071”和“蓝色072”的两架“米格一31D”原型机。与“米格-31M”不同的是：为了减阻，“米格-31D”原型机背脊较小；为了增加横、航向稳定性，加大了方向舵的面积，增加了翼梢小翼，为了减重，取消了不必要的航电设备和航炮。“米格-31D”之所以作出如此大的改动，主要是因为前苏联发展的反卫星导弹体积和重量太大。随着前苏联的解体，“米格-31D”反卫星武器系统项目由于研究经费不足而下马，但是近年来，俄罗斯经济复苏，俄罗斯会继续在前苏联的研究基础之上发展各种先进的反卫星武器系统，包括空基的反卫星导弹系统和陆基的反卫星激光系统等。

AIM-120ASAT的尺寸，重量、重心位置和振动特性和AIM-120C导弹完全一致，可以毫无障碍地集成到F-22战斗机的内置弹舱中。一旦AIM-120反卫星导弹研制成功，F-22战斗机无需像“米格-31D”那样做很大的修改就可轻易具备反卫星作战能力，且不影响F-22已经具备的其他作战功能。与装载到“宙斯盾”军舰上的海基“标准-3”反导，反卫星导弹相比，AIM-120ASAT导弹在尺寸上小很多，而且动力也孱弱不堪，显然，其反导／反卫星能力要弱一些。但是，模拟研究表明，一旦AIM-120ASAT导弹的发射初始高度达到30000-40000英尺(9150～12200米)，发射速度达到马赫数0.85，那么，AIM-120 ASAT导弹完全可以击落在3万米高空以上飞行的目标。一位美国空军的高级官员透露：目前，F-22完全可以在2万米高空，以马赫数2的速度进行45°仰角爬升，如果在此状态下发射AIM-120 ASAT导弹，则可以对任何在低地球轨道运行的卫星或者飞行器进行打击。美国空军太空指挥部的副司令罗伯特，凯勒将军也在侧面印证了这一观点，他说到“发展低成本的空基反卫星武器系统对于美国来讲并不是技术问题，只是时间问题罢了。”