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弹道导弹突防措施分析

2014-12-02李士刚张力争

指挥控制与仿真 2014年6期
关键词:诱饵弹头反导

李士刚,张力争

(1.海军驻上海地区航天系统军事代表室,上海 200001;2.北京机电工程总体设计部,北京 100854)

弹道导弹凭借其反应快、射程远、精度高、威力大、突防能力强、可全天候作战使用等特点,在战场上发挥着越来越重要的作用。随着导弹技术与反导技术的发展,以美、俄等大国为首的国家相继建立了全方位的反导体系以应对弹道导弹的威胁。弹道导弹能否突破敌方反导系统拦截,是衡量弹道导弹生存能力和战斗力的重要指标。弹道导弹突防技术已成为军事强国新一代弹道导弹的基本设计要素[1-2]。

从目前导弹的技术发展和战术使用来看,未来弹道导弹武器系统的命中精度、杀伤能力、生存能力、突防能力、可靠性、操作性、成本等,一直是倍受关注的指标[3]。开展弹道导弹突防技术、突防装置和突防战术的研究,实现全程弹道反拦截战术,对于提高弹道导弹武器系统的作战效能具有十分重要的意义。

1 典型反导系统简介

美国是世界上最积极发展弹道导弹防御的国家,其弹道导弹防御系统(BMDS)是迄今为止最为复杂和庞大的武器系统,现行的导弹防御系统体系结构是三段式多层拦截模式,即助推段防御、中间段防御和末段防御,其组成关系如图1所示。每段防御系统由警戒系统和拦截系统组成。警戒系统实现对弹道导弹从发射到命中目标全过程的探测、发现、跟踪和威胁分析,引导拦截系统在合适阶段实施拦截。

图1 美国导弹防御系统组成

2 弹道导弹主要突防策略

面对日益完善、健全的弹道导弹防御系统,如何提高弹道导弹突防能力成为弹道导弹从预研或研制立项前亟需考虑的问题。根据现阶段弹道导弹突防手段来看,常见的弹道导弹突防策略主要分为两大类,即反侦察类和反拦截类,反拦截类突防策略又包括导弹机动、加强防御策略两大类。图2为弹道导弹突防策略分类图[4]。

图2 弹道导弹突防策略分类

2.1 电子干扰与诱饵策略

电子干扰与诱饵策略是目前弹道导弹最常见的突防手段。电子干扰泛指一切能够破坏或扰乱雷达正常探测目标的战术或技术措施[1]。随着雷达技术不断进步,雷达对弹道导弹的预警、探测、弹道计算能力越来越高。要求弹道导弹具备强大的电子干扰能力,降低敌方雷达的预警水平,提高导弹生存能力。

电子干扰是通过辐射、转发、反射或吸收电磁能,削弱或破坏敌方雷达对目标的探测跟踪能力。按干扰能量来源划分,可将电子干扰分为有源干扰和无源干扰两类,按干扰的作用机理可将电子干扰分为压制干扰和欺骗干扰。如图3所示。

图3 弹道导弹电子干扰分类

弹道导弹突防措施中的有源电子干扰是通过有源电子干扰机发射或转发电磁干扰信号,扰乱或欺骗敌方雷达探测设备,使其不能正常工作,甚至无法工作或上当受骗,从而掩护导弹顺利突防。

弹道导弹施放有源电子干扰最常用的手段是弹头上安装弹载干扰机或专用机,主动发射噪声、连续波、脉冲干扰或者复制对方探测雷达信号进行假目标、距离、速度干扰。由于弹载干扰机随弹头共同飞行,因此该方法比较适用于机动弹道导弹。此外,对于传统弹道导弹,或机动弹道导弹抛物线段也可将电子干扰机或专用机进行抛掷,实现距离、速度欺骗干扰外还可实现角度欺骗干扰。在多重电子干扰条件下,对方雷达探测范围整体缩小,并在干扰机方向形成内凹,产生盲区,通过规划适合的飞行路径,可以有效回避威胁,提高突防效果[5]。资料显示,美国的Mk500弹道导弹“特拉依金特”的弹头就加装了弹载有源电子干扰机。

无源干扰原理主要包括两个:一是利用箔条掩护目标,使目标淹没在箔条的反射信号中,从而降低雷达对目标的检测概率;二是模拟目标的电磁反射特性和运动特性,迷惑雷达的目标识别系统,使雷达处理能力饱和而失效。

弹道导弹另一常见的突防手段是施放诱饵干扰。诱饵干扰要求诱饵必须具有与被掩护真目标相同的回波特征,能够产生虚假信息,有效地破坏雷达对真实目标的探测和跟踪。诱饵干扰可分为轻诱饵、重诱饵及智能诱饵等。导弹在大气层之外的被动段阶段,可以施放轻质形状似真实弹头的诱饵,包括用金属涂层柔性塑料制成许多“气球”。重诱饵具有与弹头同样的弹道特性和可被探测特性,增加探测器发生错误识别的概率或消耗拦截弹,主要用于中末段突防。智能诱饵能够根据敌方探测雷达信息确定诱饵应发射的脉冲信号,从而实现距离、速度、角度欺骗。此外,智能诱饵还能引诱拦截弹的能力,将拦截弹引导向诱饵,从而保证弹头的生存能力。

受弹头空间、重量限制,弹道导弹无论加装电子干扰设备还是诱饵均占用弹头内有限的空间、载荷资源。因此,需对弹头开展总体优化设计,既要提高导弹的突防能力,又不能因加装电子干扰设备或诱饵而影响导弹总体性能。

2.2 助推段策略

弹道导弹助推段飞行过程中,发动机工作时间长,且发动机火焰红外特性明显;加之弹头与发动机未分离导弹雷达散射截面积较大,因此易于被反导探测系统发现。因此,对弹道导弹拦截的最佳时机是在助推段进行拦截。为避免在助推段被拦截,典型的助推段突防策略是研制速燃助推技术,缩短导弹发动机工作时间并使其在大气层内关机。该突防技术可以不降低发动机动力性能前提下降低助推发动机工作时间;能够保证发动机在大气层内关机,从而为对方预警卫星的红外探测发现定位增加难度;速然助推能够压低弹道最高点,使导弹快速进入大气层,从而使用于拦截的X射线激光器、中性粒子束等武器在大气层内衰减大大增大、效能显著降低。美国的“三叉戟2”弹道导弹即采用了固体无焰末助推系统,能够降低导弹末助推舱进行末段修正时被敌方预警卫星红外探测系统的探测概率。

2.3 隐身策略

由雷达方程可知,雷达探测距离R与目标雷达截面积σ的四次方根成正比,即

因此,通过各种隐身措施降低弹道导弹的雷达截面积σ,能够大大减小反导探测系统的探测距离,从而降低反导系统反应时间。

雷达隐身技术主要通过采取弹头外形优化设计、涂覆雷达隐身材料、导弹使用策略优化等措施,降低导弹的雷达散射截面积,从而降低敌方雷达的探测能力,压缩敌方反导系统反应时间,提高导弹突防能力。弹头优化设计主要是针对弹头上的雷达强散射点进行外形优化设计,并结合吸波涂层处理,达到削弱弹头雷达强散射点的目的;涂覆雷达隐身材料主要针对弹头大面积隐身处理或局部隐身处理,通常是采用涂覆吸波材料的方法,降低弹头的雷达回波强度;导弹使用策略优化主要针对导弹飞行过程中采取隐身措施,如导弹姿态优化设计、导引头开机前天线偏转、空气舵偏转等措施。

此外,隐身技术还包括红外隐身技术。红外隐身措施主要包括:在固体推进燃料中加入特殊添加剂等手段改变发动机尾焰亮度、形状等红外信号特征,或是在弹头上覆盖冷却金属包络层,降低导弹飞行过程中由于气动热导致的弹体表面温度升高,降低弹头自身红外辐射,最终有效缩短反导系统的红外探测距离。

2.4 加强防御策略

加强防御策略主要包括弹头加固、携带护卫导弹等措施。弹头加固主要是对弹体表面进行处理,如包覆吸收材料或多孔膨胀材料,降低拦截弹爆破冲击波;为防电磁脉冲,需对弹上含射频天线的电子设备内部采用增加滤波器、限幅器、特种保护线路等措施避免设备被强电磁脉冲烧毁。

携带护卫导弹是弹道导弹加强防御策略,提高导弹突防能力的新的举措。护卫弹能够对敌方拦截弹发动主动进攻,从而保护进攻导弹不被拦截。携带护卫弹要求进攻导弹空间及载荷较大,在装载有效载荷的同时需考虑护卫弹所带来的资源消耗。本突防方法适用于具有战略地位的大型弹道导弹,如战略核导弹、远程战略导弹等。

2.5 导弹机动发射与机动弹道飞行

导弹机动发射和机动弹道飞行是导弹机动策略的两大主要措施。弹道导弹机动发射,可采用发射车、大型舰船、潜艇平台发射,代替导弹发射井发射方式,从而提高弹道导弹的发射位置的不确定性,降低敌方预警系统的预警时间,为导弹突防创造较好的条件。

导弹机动飞行主要目的是增加敌方反导系统对导弹弹道预测难度,同时利于躲避拦截弹的拦截。导弹机动飞行通常有全弹道变轨和弹道末段机动飞行。全弹道变轨采取高弹道弹头、机动弹头、部分轨道轰炸技术等。高弹道机动是指弹头以近似垂直的角度再入大气层,弹头速度高,敌方防御系统较难对垂直方向进行探测覆盖及拦截。机动弹头指弹头与助推发动机分离后,按照抛物线弹道进入大气层外,随后弹头到达预定位置再入,弹头再入初期仍采用抛物线弹道形式,当弹头控制系统判断到达机动飞行点后,控制系统控制弹头按预定机动弹道飞行,直至命中目标。机动弹头的优点是弹头飞行弹道低,且弹道机动,不易被防御系统准确预测弹道并实施拦截。资料显示,美国的“潘兴”导弹末段突防采用的是螺旋弹道技术,该导弹再入时采用螺旋式飞行轨迹,增加了末段的机动能力。

2.6 多弹头策略

多弹头技术分为两种:一是集束式弹头[7],即一枚导弹携带装有数个子弹头的母舱,打击目标时,各子弹头沿着大致相同的弹道攻击同一面目标;二是分导式多弹头,即一枚导弹携带多个沿不同轨道瞄准不同目标的子弹头,每个子弹头就是一枚可以产生巨大杀伤效果的炸弹,即使这些弹头被击毁,也可以大大消耗拦截导弹数量,从而使后续导弹得以突防。实施多弹头的主要目的是进行饱和攻击,使敌方防御系统信息处理能力拦截弹发射及制导能力达到饱和,从而提高打击目标的成功概率。有关研究证明,当子弹头为5~15枚时,拦截导弹基本上无法应付。

3 结束语

弹道导弹突防与防御系统是一对矛与盾的关系,随着科学技术的发展,导弹防御系统不断进步,对弹道导弹突防能力提出更高要求。要实现弹道导弹的真正突防,需要综合运用电子干扰、诱饵、隐身、加强防御、导弹机动等多种突防策略。本文介绍了弹道导弹常用的突防策略,并重点对电子干扰与诱饵、隐身、弹道机动策略进行论述。上述三种手段是弹道导弹突防措施中应用较多的方法。随着时代的发展,需要弹道导弹在突防手段、导引控制、机动能力、导弹使用策略等方面不断优化,提高导弹突防能力。

[1] 胡志强.从末端到中段弹道导弹反导述评[J].飞航导弹,2013(10):56-62.

[2] 方有培.战略弹道导弹的现状及其突防技术[J].航天电子对抗,2002(1):1-6.

[3] 潘元军,余宏胜,方有培,等.导弹攻防对抗技术的新发展[J].航天电子对抗,2008,24(3):5-9.

[4] 刘燕斌,南 英,陆宇平.弹道导弹突防策略进展[J].导弹与航天运载技术,2010(2):14-18.

[5] 史和生,李丹,赵宗贵,等.电子干扰对低可观测飞行器飞行路径规划的影响[J].南京航空航天大学学报,2007,39(2):154-158.

[6] 罗珊.弹道导弹反拦截机动变轨突防技术研究[D].西安:西北工业大学,2006.

[7] 贺平,吴钰飞,罗小明.基于Monte-Carlo模拟的多枚弹道导弹突防反导防御系统效能分析[J].装备指挥技术学院学报,2007(8):53-57.

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