改变博弈规则的“LRASM”∗
2018-12-10张有志沙德鹏毛世超
张有志 沙德鹏 毛世超,2
(1.海军航空大学 烟台 264001)(2.92852部队 宁波 315033)
1 引言
高超音速导弹凭借速度快、突防能力强、毁伤能力大等优势在众多武器装备中脱颖而出,颠覆了传统的作战理念和方法,对新的战场态势的形成和作战样式的革新产生了重要影响。
高超音速导弹具有飞行速度快、突防能力强、毁伤效能高等优势。其飞行速度达到5Ma~25Ma,能够实现全球快速打击,而传统的防空体系和雷达预警系统难以实现对高超音速飞行器的实时跟踪和观测,由于速度太快,拦截时间短、拦截概率低,普通防空导弹武器系统难以形成有效拦截。且动能与速度的平方成正比,高超声速的飞行器,相比于亚音速飞行器,动能呈指数倍数增加,从而极大提高战斗部的毁伤效能[1]。
2 超音速反舰导装备现状
俄罗斯海军把拥有强大防空作战能力的航母战斗群的美国作为首要对手,所以一发命中,甚至造成毁灭性伤害是其主要追求的目标。凭借在超声速导弹技术方面的优势,俄罗斯现役的反舰导弹中以高超声速型号居多[2]。例如“花岗岩”、“日炙”“宝石”等。据俄罗斯《军工信使》周报报道,俄罗斯成功试验了最新式高超音速导弹——“锆石”导弹。其飞行速度为5Ma~6Ma,射程可达800km~1000km,采用两级推进体制,起飞级为固体燃料发动机,巡航级采用冲压式空气喷气发动机[3],导引头的作用距离与“缟玛瑙”相近,为50km~80km。外型上采用隐身技术,有效散射面积(RCS)在千分之一米级别。在最佳条件下,若直接从运载平台获得目标指示进行拦截,1枚“标准—6”防空导弹对“锆石”导弹的摧毁概率仅在2%~3%。
日本作为四面环海的岛国,其主要威胁来自海上,故研制高性能的反舰导弹一直是其军事发展的重点。尤其是从20世纪90年代中后期开始努力实现对超音速导弹技术的突破,包括空舰和岸舰两型反舰导弹。研制的ASM-3反舰导弹,最快飞行速度预计可达5Ma,可实现高弹道和低弹道两种巡航模式。
印度和俄罗斯在1998年便开始了布拉莫斯导弹的合作开发。布拉莫斯是具有多弹道的超声速巡航导弹,其突防能力和抗干扰能力均达到当前世界领先水平。布拉莫斯导弹弹体呈梭镖式,弹身表层涂有雷达吸波涂料,采用了GPS/惯导/主动雷达复合制导方式,动力系统采用固体火箭助推器和液体冲压喷气发动机组合模式,最大射程达290km,具有末端蛇型机动的能力,适应于山区环境下的作战[4]。
3 高超声速反舰导弹的缺陷
高超声速反舰导弹的发展一直面临着自身技术制约和战场环境干扰等诸多问题[5]。
在高超声速导弹的研发过程中,需要克服许多技术难点。很多国家虽然都有发展高超声速反舰导弹的计划,但真正实现导弹服役的国家寥寥无几,瓶颈就在于以下四个方面的问题。一是发动机技术。高超声速飞行的关键是要解决在不同速度范围内有效工作和持续超声速工作的问题,所以组合动力技术和超音速发动机的发展成为重点。很多国家都在推动装置方面开展了许多研究,但实践成功的国家较少。二是气动外形布局设计。相比于亚音速导弹,高超声速反舰导弹在稳定性和操作性方面要求更高,且为了保证其为速度和机动能力,必须具有高升阻比,所以其外形布局设计难度极大。三是防热和散热技术。超高速飞行时,气流强烈压缩与摩擦导致弹体表面温度高达几千摄氏度,这对导弹的材料和结构提出了较高要求;此外,弹体表面的高温,尤其是发动机喷器口位置,成为雷达观测的重点部位,极易被敌方预警系统捕获,所以对散热技术的要求也很高。四是更高的成本。高超声速反舰导弹需要特殊材料和巨大的燃料消耗。此外生产工艺和技术也更为复杂。有研究表明,超声速反舰导弹的耗费是亚声速反舰导弹的2.5倍。
日益复杂的战场环境,对高超声速导弹也提出了更高的要求。当前其面临的主要环境考验为:一是复杂的电磁干扰环境。当前对水面舰艇作战的方式不再是单一平台之间的对抗,而是由敌我双方“陆、海、空、天、电”组成的五维一体的综合对抗。对于反舰导弹而言,“电”环境具有巨大的双面作用,战场环境中存在的电磁频谱基本上已经涵盖了所有频段,这对高超声速反舰导弹目标识别和跟踪、航路规划、精确制导等都产生重大影响。二是新型的防御手段。反舰导弹对水面舰艇的威胁能力不言而喻,各国竞相把反舰导弹作为防御重点。美国早在20世纪90年代就针对拦截高超声速导弹制定了空射反导计划,包括空基导弹拦截项目(NCADE)、空基激光器(ABL)、网络中心机载防御单元(NCADE)等,都取得了一定的进展,对高超声速导弹具备了相当的拦截能力。同时,当前部分国家积极发展的激光武器、微波武器、粒子束武器、动能武器等都将对高超声反舰导弹的生存带来巨大威胁。此外,随着当前针对反舰导弹导引头的舷内、舷外有源干扰,红外、箔条等无源干扰设备和手段的增加,无疑增大了反舰作战攻防对抗的激烈程度。三是战场空间的不断扩大。在高超声速反舰导弹作战过程中,敌我双方是综合体系对抗,涉及预警探测、目标指示、目标识别选择、目标跟踪、毁伤效果评估等环节,从作战距离上可达上万公里,作战空间范围可包括陆地、海上、空中以及太空等,作战时间范围可从预先准备开始,直至最终毁伤效果评估,少则几个小时,多则几日甚至几个月。因此可以看出随着高超声速反舰导弹射程的增大,反舰作战空间范围和时间范围都有了较大的延展,战场态势的准确把握难度日益增加。
综合以上分析可以看出,高超声速发舰导弹虽然优势明显,但技术难度大,固有弊端难以克服。在反舰作战中,高超声速导弹不再只是唯一的选择,美国便另辟蹊径,选择了研发远程反舰导弹(LRASM)。
4 美国远程反舰导弹的性能分析
美国于2009年启动LRASM项目,旨在应对“反介入/区域拒止”环境,并计划2018年具备初始作战能力,未来将在美军实施“全球公域介入与机动联合作战”中发挥重要作用。LRASM是为替代捕鲸叉系列导弹研制的,在联合空对面防区外导弹增型(JASSM-ER)弹体结构基础上发展的亚音速导弹[6~10]。其性能的特点体现在以下三个方面。
1)射程远。导弹射程在当前海上局部战争的直接对抗火力射程之外。美军21世纪初研制成功的JASSM-ER导弹使用了F107-WR-105涡扇发动机,携带的燃料增加使得射程增加至1300km。LRASM-A采用了这个技术,但由于它增加的主动雷达占据了一定空间,导弹携带燃料减少,其射程约为800km。
2)隐身性能强。公开资料显示LRASM继承了JASSM的外型设计和LRSO气动布局。JASSM弹体采用预成型工艺,表面光滑,同时在外表面和承载结构中使用了复合材料和新型吸波材料透波材料。LRSO弹头采用了上下非对称橄榄形头部,这种非圆截面可以大大减低前部的RCS,同时具有较好的气动升阻性,采用了大展弦比来提高升阻特性,采用大后略的下单翼,并且向折刀一样对折在下方。关于雷达探测的另一个重点是发动机进气道,LRSO采用内埋式进气道,进气道位于腹部,唇口与弹体平齐,可以减弱腔体散射,其RCS仅为0.005m2,经过进一步升级改造的LRASM的RCS可能更低。再加上掠海突防,进一步提高了隐身性能。
3)精确智能制导。LRASM的制导体制为惯性测量装置INS/抗干扰能力的制导装置GPS+红外成像+被动雷达+双向数据链。DARPA多年来致力于发展不依赖于GPS芯片级惯性定位/导航/授时技术,并应用于精确制导武器,其采用的多模复合制导技术,大幅提高了命中精度。在常规的GPS接收机、数据链无法正常工作时,能够依赖弹载传感器技术探测目标,通过数据处理功能进行目标识别。
根据LRASM的战技性能,装备该型导弹的舰艇可以不依赖航母编队单独遂行突击作战任务。LRASM不依赖GPS与战场网络特性,可有效避免对GPS系统等平台的精确定位信息的电子干扰、压制、欺骗,可独立突入目标区,对敌军海上核心力量与网络节点进行打击,使对手作战力量瘫痪并丧失制海权。
当然,LRSAM也难以避免亚音速导弹的固有弊端,对于高速的动态目标,其并不适合进行攻击,且亚音速巡航阶段比较容易被防空火力截获。
5 结语
从以上分析可以看出,高超声速导弹和亚音速导弹各有其利弊,那么未来反舰导弹的发展则应该实现强强联合,在技术和功能上相互借鉴,实现双向突破[11~14]。
对外型和气动布局方面,一方面是一体化、小型化和通用化设计,虽然目前在高超声速导弹动力系统与机体一体化设计方面取得了一定的成就,但导弹武器上制导系统、引战系统、通信、电子战等硬件一体化设计仍需电子、微系统等技术的发展才能得以实现。另一方面是隐身设计。在保证升阻比的同时,通过新型材料的使用和外型结构的设计来提升隐身性能。
在制导和数据传输方面,主要是要加强导弹武器数据链的建设,构建完整的可支撑导弹协同作战的信息化网络体系,实现导弹武器系统与指挥控制系统的无缝对接。此外,信息化网络体系要具备高速、稳定和远程或超远程的数据通信能力,以适应高超声速反舰导弹的速度特性、有效射程特性和反应特性。在精确制导方面,采用人工智能技术,全面提高导弹自主打击能力。导弹可充分运用当前模式识别、计算智能、分布式人工智能和Agent等人工智能技术,将可获取的目标外形以及目标发出的红外、无线电波、声波等信息,与弹载目标数据库进行比对,对目标进行自主定位、识别和选择。同时,在跟踪目标过程中,如果目标丢失,可自主规划最优搜索方案,对目标进行再次搜索和捕捉。另外,在毁伤目标时,能够按照获取的目标的结构特性、材料防护特性等适时重新配置引战系统启动时机,并重新设定导弹的命中点,尽可能使毁伤效果最大化。未来高超声速反舰导弹应具备智能抗干扰的能力。