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矛与盾相生

2020-03-20李梅

兵器知识 2020年2期
关键词:超音速反舰导弹射程

李梅

“亚超结合”导弹不但开创了反舰导弹的新技术途径,也将引领未来反舰导弹的发展趋势。那么,这种导弹有哪些技术优势引起了世界各国的关注?又该如何防御这种导弹呢?这还要从这类导弹的典型工作过程谈起。

“亚超结合”导弹工作过程

通常,“俱乐部”3M54E型反舰导弹巡航级涡喷发动机使导弹以0.6-0.8马赫的速度飞行,突防级火箭发动机可以使导弹以3马赫的速度快速攻击目标。导弹发射后,当爬升至150米高度时,固体助推器被抛掉,弹体下的进气口伸出,亚音速涡喷发动机启动。同时,弹翼和尾翼伸出,导弹下降至海平面以上10-15米的巡航高度飞行,以亚音速涡喷发动机完成大部分飞行。进入末段后涡喷发动机与前部弹体分离,将导弹的弹翼、尾翼以及发动机进气口等部分甩掉。分离出的弹体是一个独立的“小导弹”,采用一个固体火箭发动机推动,飞行速度可达2.5-3倍音速,航程达到60千米。由于命中目标时的速度高达3倍音速,其战斗部可以依靠命中目标时巨大的动能来增强威力。由于水面舰艇拦截超低空目标时一般最大距离只有40千米左右,因此这样的导弹对防御一方的舰艇来说,与超音速导弹并无区别,具有很高的突防概率。

“俱乐部”3H54E型反舰导弹飞行想像图

为P-8A反潜巡逻机挂载“鱼叉”反舰导弹

“亚超结合”导弹的技术优势

“亚超结合”模式综合了亚音速和超音速导弹的诸多优势,因此在反舰导弹,甚至是高突防要求的对陆攻击导弹上,采用这种技术已成为未来的发展方向之一。

射程远通常,超音速导弹由于速度快,激波阻力大,因此多采用小展弦比弹翼,这样就降低了导弹的升阻比。一般而言,超音速反舰导弹的升阻比只有0.5左右,另外由于高速飞行,要求发动机提供较大动力,燃料消耗也比较大,所以超音速反舰导弹的射程一般比较小。而亚音速反舰导弹的阻力多为诱导阻力,可以通过采用大展弦比弹翼来提高升力,升阻比一般在2.5左右,另外由于导弹速度较低,发动机燃料消耗也比较低。在同样质量条件下,亚音速反舰导弹的射程要比超音速反舰导弹高4倍左右。例如,美国“鱼叉”反舰导弹的发射重量不到700千克,射程突破了150千米:而超音速的俄罗斯“宝石”反舰导弹发射重量超过2吨,低空弹道的射程也不过120千米。从俄“俱乐部”导弹来看,采用“亚超结合”设计的导弹的大部分射程都是由亚音速巡航级实现的,使用了两个在弹身两侧水平安装的大展弦比弹翼,有效利用了气动升力,降低了动力损失。

较远的射程对于现代反舰导弹而言至关重要,因为现代水面舰艇编队装备的舰空导弹射程越来越远,可达到150-200千米以上,美军最新的“标准”6导弹更是达到了370千米。特别是航母战斗群,在舰载预警机、战斗机配合下,防空拦截范围可以延伸至400千米以外。这要求攻击方装备的反舰导弹要有较远的射程,战斗机、轰炸机,甚至攻击舰队可以在敌方的防空圈外发射导弹实施攻击,即“防区外打击”能力。而在弹头重量相同、飞行距离相同的情况下,导弹以0.8倍音速飞行所需的燃料,只有以2.8倍音速飞行的1/10,结余的燃料就可延长飞行时间,提高射程。不过反舰导弹也并不是射程越远越好,因为反舰导弹远距离打击水面舰艇,最薄弱的环节是制导。由于地球曲率通常在海面上距离超过80千米,水面舰艇的雷达就看不见目标了,这时候就需要前置舰艇、舰载直升机、无人机、预警机等进行中继制导。

俄罗斯“宝石”超音速反舰导弹

突防能力强“亚超结合”技术的另一个优势就是其较强的突防能力,这源于以下三个方面。一是巡航段掠海飞行。超音速反舰导弹如果走低空会大幅度压缩射程:如果走高空,对方雷达可探测距离远很多,又由于本身体积大、红外辐射明显,容易被早早發现和拦截。而“亚超结合”导弹可以将高低弹道结合起来,使自己始终处于对方雷达可探测区以下,以达到既缩短对方发现时间、射程又相对较远的目的。包括美国“宙斯盾”系统在内的舰载雷达系统,对掠海目标的发现距离通常只有30-40千米。虽然预警机能够发现远距离低空目标,但一般不能用于制导防空导弹,只能告警,等导弹进入40千米后将任务交给舰载系统。二是末段光电特征小。“亚超结合”的双速制导弹在飞行至水天线附近时,子、母导弹分离,较大的弹翼和发动机喷管等部件被抛离,只剩下体积较小且外形规则的火箭动力部分,两者的雷达反射面积(RCS)和红外特征等截然不同。末段攻击弹头的信号陡然下降,给对方雷达的截获、跟踪、锁定和火控系统解算带来一定困难。三是终端攻击速度快。“亚超结合”导弹在距离目标40千米左右时加速到2.5-3马赫,在飞行末端实现超音速攻击。这一阶段的机动过载可达10g,这在飞航式导弹中是非常突出的,可以以高速、高机动能力突破对方舰艇的反导拦截,目前现役的主流先进舰载防御系统几乎对其无能为力。一方面这是因为较高的导弹攻击速度,要求对方舰载跟踪系统、制导系统的反应更快,精度更高,舰空导弹的机动能力更强。另一方面减少了防御火力的拦截次数。例如,如果导弹飞行高度20米,敌舰艇雷达天线高度25米,理论上舰艇对导弹的最大探测距离为39千米,实际上一般不超过25千米。当发现距离25千米,反舰导弹飞行时间74.3秒时,即便是远程防空导弹,也有多次反应时间:当发现距离25千米,反舰导弹飞行时间为33.4秒时,一般和远程防空导弹系统的反应时间相当,系统准备好时反舰导弹已经进入其射击盲区,无法拦截。实际上,在目前的技术条件下,水面舰艇一般无法拦截速度在马赫数2以上的反舰导弹。

配备了“宙斯盾”系统的舰艇,对掠海目标的发现距离通常也只有30~40千米。

“俱乐部”3H54E型反舰导弹的正面特写

破坏威力大由于超音速导弹飞行速度高,攻击动能也随之增加。和亚音速导弹相比,超音速导弹之所以有更大的硬目标摧毁能力,归因于它摧毁目标时,综合了战斗部的爆炸能量和导弹自身的高速动能的双重破坏效应。即便用较小的有效载荷,也能实现较大的破坏效果。法国专家曾测试,质量200千克的超音速反舰导弹战斗部,其碰撞能量与400千克亚音速反舰导弹的战斗部相当,再配合延时引信,保证战斗部在舰体内爆炸,这种较高的整体破坏力,即使对付地面加固目标也绰绰有余。因此像“俱乐部”这样的“亚超结合”导弹,虽然实际最终攻击的有效载荷只有140-200千克,但通过高速攻击可以使其破坏力翻倍,达到300-400千克的效果。

尺寸重量适中与常规的超音速反舰导弹相比,“亚超结合”可以有效减少导弹的外观尺寸和重量,这使其在飞机和舰艇等平台上的适用性大幅提高。超音速反舰导弹要想达到亚音速导弹同样的射程,重量差不多是后者的3倍左右。如果采用高低飞行剖面提高升阻比来减小燃料的消耗,又使导弹容易受到对方防御系统的及早探测和各种抗击。俄罗斯的第一代超音速反舰导弹都是庞然大物,即便其第二代反舰导弹的代表“宝石”导弹,质量也达到3吨,苏-30战斗机只能在机腹中线挂载1枚。即使是非常注重武器轻巧性的西方国家,目前发展的超音速反舰导弹,在同等射程情况下,质量也是亚音速反舰导弹的2倍以上。而“亚超结合”导弹采用了效率更高的航空发动机完成大部分航程,将亚音速反舰导弹的战斗部换为采用固体火箭发动机的“小导弹”,这有效降低了导弹的总重量和体积,同时提高了射程。而可折叠的大展弦比弹翼,在提高升阻比、减少燃料消耗的同时,也将导弹外观尺寸降低到最小,其直径只有0.533米,不但可以装载在飞机和舰艇上,还能装到潜艇的鱼雷发射管中使用。

目标截获能力强由于“亚超结合”导弹在攻击末段采用超音速攻击,导弹飞行时间短,对机动目标来说,减小了逃逸范围,使末制导系统负担减轻,这将大大提高导弹对目标的截获能力。这是因为随着导弹飞行速度的提升,飞行时间也变短,导弹自控飞行段的飞行误差自然缩小,受风等自然条件的影响进一步减小:同时,留给目标机动的时间大大缩短,目标机动距离变短,目标变换队形的可能性低,有利于导弹按照预定的捕捉策略打击指定的目标,从而提高了导弹的制导精度。“亚超结合”导弹一般在距离目标40千米处亚超分离,第三级发动超音速攻击。如果按照平均速度2.5马赫(约3000千米/小时)飞行,则碰撞目标需要约45秒,目标舰船如果以30节(约55千米/小时)航行逃逸,则其机动距离不到700米,也就是4个船身位的距离,这个距离不影响导弹的中段制导。而当导弹高速进入舰艇近防系统的300米防御范围时,如果目标机动速度仍为30节,导弹攻击速度为1.5马赫,则目标最大机动距离9.06米:如果导弹攻击速度为2.5马赫,目标最大机动距离只有5.5米,此时如果导弹瞄准的是舰艇中部,其末制导系统无需工作也可准确命中目标。不过也应该看到,由于末段飞行时间短,末制导系统工作时间也非常短促,因此给末制导系统的性能提出了更高的要求。

如何防御“亚超结合”导弹的攻击

近年“亚超结合”导弹作为海上进攻作战主力而异军突起,同时也引起许多国家的高度关注。总的来看,对此类导弹的防御技术和措施主要包括有几个方面。

采用多普勒体制探测雷达由于反舰导弹超音速飞行时,多普勒效应十分明显,因此利用多普勒雷达可以轻易从海面杂波中捕获到导弹回波,而且信号清晰,跟踪稳定。为对抗包括“亚超结合”导弹在内的日益严峻的海上形势,美海军在新的“伯克”3造舰计划中计划使用SPQ-9B与新版“宙斯盾”SPY-6配合完成高空和低空探测。SPQ-9B是一种X波段、窄波束、脉冲多波形、脉冲多普勒雷达,能够支持对岸作战、反舰作战和防空作战,并具备在严重电子干扰情况下探测掠海飞行的小型反舰导弹的能力。美军计划在前12艘“伯克”3型“宙斯盾”舰上使用该型雷达完成低空补盲,与负责反导和高空防御的SPY-6雷达构成双波段防御体系。

正在發射的“拉姆”舰空导弹

使用红外拦截导弹新世纪随着红外成像制导舰空导弹,如“拉姆”的出现,明显降低了超音速反舰导弹的优势。“拉姆”采用的焦平面阵列探测距离远、灵敏度高、抗干扰能力强。特别是超音速反舰导弹高速飞行,红外特征较为明显,在寒冷的海面背景下,是“拉姆”这种红外成像制导舰空导弹最理想的目标。根据相关资料,“拉姆”在试验中曾经多次直接命中超音速靶标,也就是达到了“击爆”的效果,形成的碎片较小,加上拦截距离较远,不易对载舰造成二次伤害。

发展超视距拦截作战体系为了防御“俱乐部”这样的远程反舰导弹,美军发展了CEC作战能力系统,而这个系统的代表就是“标准”6远程防空导弹。通过CEC系统,美国航母上的E-2预警机或者F-35战斗机发现对方目标后,就可以把目标的实时、精确信息传递给后方的舰艇,后方舰艇就可以发射“标准”6进行拦截。“标准”6最大飞行速度3.5马赫,最后击中目标时速度为3马赫左右;最大射程为370千米(中高空目标)、400千米(低空目标)。这不仅使过去“40千米圈”外不能拦截的导弹变得可以拦截,而且低空拦截距离扩大为原来的近10倍,这样使“俱乐部”这样的远程反舰导弹还未实现二、三级分离阶段就已开始受到防御体系的多层拦截。俄罗斯火箭与炮兵科学院通讯院士西夫科夫在俄罗斯《军工信使》周报上发表文章称,美国“标准”6舰空导弹可以将射向美国航母的亚音速反舰导弹百分之百予以拦截:对速度低于3倍音速的普通超音速反舰导弹,其拦截成功率也可达到90%。也正因为此,俄罗斯急于发展和装备最新的速度达到6马赫以上的“锆石”高超音速导弹。

外媒绘制的“锆石”导弹想像图

装备在“伯克”级驱逐舰上的HELIOS激光器拦截目标想像图

装备新概念激光防御武器鉴于海上舰艇近防系统在“亚超结合”和高超音速导弹面前无能为力的现实,美国加快了以舰载激光器为代表的新概念防御系统发展。2019年11月,美海军“伯克”级驱逐舰“杜威”号开始试验性装备舰载激光武器。该激光系统为洛马公司的HELIOS激光器。洛马公司称该系统可取代目前的“密集阵”近防炮和“拉姆”近程防空导弹。HELIOS系统的功率达到了150千瓦,目前的有效照射距离是8千米,比2014年安装在“庞塞”号两栖船坞运输舰上的LaWS激光武器系统的功率大很多。未来美海军可能装备500千瓦激光器,可以直接击落包括反舰弹道导弹在内的来袭导弹。除了HELIOS系统外,美国海军还在发展RHEL高能激光器、ODIN海军激光拦截器、SSL-TM固态激光拦截器和HELCA高能激光系统,这些系统都能击落反舰导弹。而美军之所以这么着急地进行舰载激光武器的开发,就是为了应付日益增长的导弹反舰能力。

“提康德罗加”级导弹巡洋舰“诺曼底”号(CG60)的舰员正在维护SLQ-32电子对抗装置

部署新型舷外电子对抗装置由于高速导弹自身红外特征大,因此较少采用红外成像导引头,多使用主动雷达导引头,为此美军近年加快了新型舰载电子对抗系统的发展与部署。2016年后,美军开始在西太地区的“伯克”级导弹驱逐舰和“提康德罗加”级导弹巡洋舰上紧急加装了尚在测试的SEWIP Block3系統/SLQ-32(V)7装置。该系统不但可以通过早期检测导弹导引头的射频辐射对反舰巡航导弹的攻击进行告警,而且可以对其进行电子干扰、欺骗,甚至电磁攻击。此外,美海军正在研发可针对反舰弹道导弹的SLQ-59舷外电子对抗装置。

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