世界綜合化防空反導系統發展特點與趨勢淺析
綜合化防空反導系統以各類作戰飛機、戰術巡航導彈和彈道導彈等目標為主要作戰對象,完成針對上述目標的探測、識別、攔截的綜合性作戰武器系統,是保衛國土領空安全,抵禦敵方空中打擊,支撐取得空中優勢的關鍵作戰手段。近年來,其發展目標逐漸轉向彈道導彈、巡航導彈、無人機等,因此各國防空反導系統的發展也發生了重要變化。
概述
綜合化防空反導系統以大氣層內飛行器、戰術巡航導彈和彈道導彈等目標為主要作戰對象,完成針對上述目標的探測、識別、攔截的綜合性作戰武器系統,是保衛國土領空安全,抵禦敵方空中打擊,支撐取得空中優勢的關鍵作戰手段。
自上世紀50年代起至今,隨著作戰環境的日益複雜、空天威脅日趨嚴峻, 對下一代防空反導系統的發展提出了更為嚴格的戰術技術性能要求,信息化、網路化作戰能力顯著提升。防空反導系統需要應對的目標也從傳統戰機、直升機向彈道導彈、巡航導彈、無人機等發展,面對新的形勢和任務,各國防空反導系統的發展發生了重要變化,對未來的防空反導作戰產生了重大影響。
防空反導作戰系統的主要威脅
在複雜電磁干擾掩護和空天信息系統的支援下,現代空襲作戰力量可進行全高度飽和攻擊、隱身突防、精確打擊、防區外和超視距遠程攻擊,空襲對手體系化、網路化作戰能力的提升,已對防空反導體系構成明顯的「代差」優勢。主要表現在:
(1)空天進攻性武器全面升級
世界軍事強國已開始發展第四代後戰機,尋求更好的隱身和機動性能; 無人機多任務能力、自主 /協同作戰能力達到新高度,將成為未來空襲主要力量; 精確打擊武器突防、毀傷、抗干擾等能力顯著提升,防區外遠程精確打擊能力不斷增強; 彈道導彈更新換代持續加速,新型號殺傷威力更大、突防與生存能力更強; 高超聲速飛行器技術武器化進程明顯加快,臨近空間高超聲速打擊武器將成為現實威脅; 網電空間環境日趨複雜,電子對抗更加激烈。未來,空天進攻將形成以空中為主體、網路為中心、空間為支援、臨近空間為補充的「空天一體、跨域融合、多維聯動、體系作戰」的作戰體系。
(2)空天進攻作戰樣式持續創新
美軍針對未來空天作戰需求提出了一系列新概念、新戰法,啟動了一批演示驗證項目, 其發展與應用將對未來防空反導作戰產生重大影響。
將老舊轟炸機或運輸機改裝成攜帶大量精確制導彈藥的武庫機,協同五代戰機作戰,對重要目標實施遠程防區外打擊; 研發忠誠僚機項目,推進實現五代戰機、無人型四代戰機協同作戰,充分發揮各自優勢,增強殺傷能力; 無人機蜂群作戰已進入演示驗證階段,吸引多方關注,將顯著提升強對抗環境下突破敵防空系統能力; 探索分散式空戰概念,把空戰能力分散部署於大量互操作的有人和無人平台,形成作戰體系; 發展海上分散式打擊,使更多的水面艦船具備更強的中遠程火力打擊能力,形成火力壓制絕對優勢。
當前和未來防空反導系統的發展特點
在複雜電磁干擾掩護和空天信息系統的支援下,美國、俄羅斯等國正在加速推進下一代防空反導系統發展,其中所體現出的新理念、新戰法、新技術和新裝備等值得研究和參考。
(1)針對傳統的空氣動力類型目標威脅
隨著包括F-22/F-35等一批主戰隱身飛機的交付使用,反隱身作戰正日益成為傳統空氣動力學目標防範的重點。
當前採用米波、毫米波雷達和雷達組網來有效應對大氣層內的隱身目標威脅,同時針對傳統空氣動力學氣動和機動性能日漸突出的情況,各國正逐步採用毫米波相控陣雷達導引頭、低頻射頻複合制導等技術提高導彈對目標的跟蹤能力; 未來或將利用太赫茲、量子雷達等技術突破反隱身探測難題, 使用高功率微波實現目標殺傷。
反巡航導彈作戰,採用浮空器雷達、主動和半主動雷達制導、激光主動成像制導、多色 /多光譜識別等技術支持超視距作戰; 採用超高速制導炮彈實現低成本、高效費比攔截,應對大規模飽和攻擊; 發展一體化防空反導能力,形成按需選用、即插即用的作戰模式。反火箭彈、炮彈、迫擊炮彈和無人機作戰,運用近炸引信、簡易制導、預製破片、動能攔截等精確攔截技術,對付低、快、小目標; 採用相控陣雷達等先進預警探測技術, 實現 360°立體防護能力; 發展基於多種攔截武器的系統,實現多任務能力。
(2)面向彈道導彈目標
以美國為首的軍事強國正成體系推進其戰略反導系統的建設,目前初步形成了跨地域分布、具備較強信息交聯能力和多系統綜合集成的體系作戰能力; 進一步完善了多層次第對空攔截手段,通過分別對彈道導彈助推段、上升段、中段和末段進行攔截,實現了對各種射程彈道導彈的分階段、多途徑的攔截能力; 繼續升級改進其彈道導彈預警探測系統,在完善天基預警系統的同時,積極利用氮化鎵(GaN)等新型元器件技術有效提升地基反導預警雷達的綜合性能,有效支撐攔截作戰; 此外,還繼續發展目標識別技術、新型殺傷器技術、高能高功率激光器技術等多種反導關鍵技術,提升反導作戰能力。
(3)針對臨近空間高超聲速飛行器目標
面對日益增長的臨近空間高超聲速飛行器目標的潛在威脅,美國與俄羅斯等國均形成了基於現有反導系統和裝備形成臨近空間高超聲速目標防禦能力的基本思路。美國導彈防禦局正開展大氣層內攔截器、敏捷攔截器等項目,驗證綜合一體化控制、直接碰撞殺傷、先進位導等關鍵技術,為研發臨近空間高超聲速飛行器目標攔截器奠定基礎; 洛克希德馬丁公司正著手研發增程型薩德攔截彈,通過配備兩級固體火箭發動機、改進軟體等獲得高超聲速目標防禦能力。俄羅斯正在研製試驗的S-500型防空系統採用了功能更加強大的多功能有源相控陣雷達、多波段導引頭的高空高速導彈、導彈燃氣動力側向控制、自適應引信等先進技術,已經具備一定的高超聲速飛行器目標防禦能力。
當前世界各國防空反導系統和技術的發展動向淺析
目前世界各軍事強國無不將防空反導系統的建設和發展作為其主要的戰略步驟,從目前看,主要包括如下動向:
(1)彈道導彈防禦系統的研究部署持續推進
近年來,美國在亞太和歐洲部署導彈防禦系統計劃取得重大進展。
2016年7月8日韓美宣布在韓國部署薩德系統,這一決定極大增強美在亞太地區導彈防禦系統作戰能力, 對東北亞地區安全與穩定造成重大影響。
2016年5月12日,美國在羅馬尼亞部署的陸基宙斯盾彈道導彈防禦系統正式通過認證,投入戰鬥值班,標誌著其歐洲分階段適應性方法第二階段計劃全部完成,在第三階段中計劃在波蘭陸基宙斯盾陣地開工建設,一旦在波蘭的陸基宙斯盾系統投入使用,將使美國具有在歐洲防禦中程和中遠程彈道導彈的能力。此外,美國在日本全面推進亞太地區導彈防禦系統建設。
2014年底在日本部署了第2套AN/TPY-2雷達;2015年美日聯合研製的標準-32B 導彈首次試射成功,3艘具備戰術彈道導彈防禦能力(BMD)的宙斯盾驅逐艦也正在運作中;在中東,美國繼續推進與以色列合作研製、改進、試驗和部署導彈防禦系統; 向海灣國家出售愛國者-3和THAAD 系統,交易總額超過 120億美元。
與此同時,美軍的天基彈道導彈預警系統的發展也在同步進行,2016年3月21 日, 美國空軍太空司令部成功完成將天基紅外系統 ( SBIRS) 和其地面指揮控制系統統一遷移至巴克利空軍基地,將實現導彈預警衛星星座一體化指揮控制, 使美軍在導彈預警、導彈防禦、戰場態勢感知和技術情報 4 個領域任務能力大幅提升,可對天基紅外系統的大量數據進行處理,形成「持續過頂紅外」預警探測能力。
(2)陸軍一體化防空反導系統加快研製
未來和今後一段時期內, 陸軍防空炮兵面臨的主要空中威脅是來自潛在對手的彈道導彈和巡航導彈,次要空中威脅是火箭炮、野戰火炮和迫擊炮等非傳統空中威脅。因此,防空炮兵旅需要同時應對空情動力目標和彈道導彈目標,具備一體化的防空反導作戰能力。這意味著防空指揮系統應能夠集成各類防空反導作戰資源,構建戰區防空反導統一態勢,實現防空反導作戰資源的一體化管理和分配,形成戰區防空反導一體化作戰能力。
2015年, 美軍先後開展了多次實彈試驗,對其一體化防空反導作戰指揮系統(IBCS)進行了持續加強,在試驗中,美陸軍成功攔截一枚低空突防的巡航導彈。
參與試驗的主要裝備包括: 營級和連級IBCS指揮方艙、1 部「愛國者」雷達和 2 部「哨兵」雷達、2部「愛國者-3」發射架,並作為組件連接到IBCS的一體化火控網路中。試驗中 MQM -107 遙控靶機模擬巡航導彈的低空突防方式, 造成了「愛國者」雷達不能穩定跟蹤目標, IBCS EOC 利用「哨兵」雷達的合成跟蹤數據, 計算生成交戰方案, 並通過 IBCSEOC 的任務控制軟體發射了一枚「愛國者-3」導彈成功命中目標,從而通過試驗驗證了 IBCS 系統按組件集成不同類型的作戰資源進行網路化作戰的能力。
(3)加快研製與部署新型陸基防空武器系統
一是美國實現了對愛國者系統的全面升級。2016年美國實現對愛國者系統中的導彈、雷達和相關係統全面升級,使愛國者系統可服役到2040年。在導彈升級方面,愛國者-3MSE導彈具備初始作戰能力 ; 在雷達升級方面,完成了對基於氮化鎵的有源電掃相控陣雷達系列驗證; 在作戰軟體升級方面,完成了對PDB-8軟體系統研發試驗,為愛國者系統反彈道導彈和巡航導彈作戰提供支持。
二是俄羅斯多型新一代防空反導武器武器系統正接近服役,S-500系統將作為俄羅斯未來空天防禦的主要裝備,完成一系列防空和反導任務,並具有應對未來空天進攻武器的潛在能力。目前,俄羅斯已掌握了S-500系統中雷達和新一代導彈的技術,在反導能力設計方面取得了新的進展。此外,S-400系統的發展改進也取得新進展:2015年,S-400系統採用的遠程導彈40N6E導彈成功進行了新一輪試驗。該導彈射程達400km用於非戰略反導任務,擴展遠程殺傷能力。S-400系統還將引入新的導彈系列,使其具備更高的火力強度和抗干擾能力。
(4)海軍一體化防空反導能力取得重大進展
2016年9月12日,美國海軍首次成功進行了F-35與海軍一體化防空火控( NIFC-CA) 系統實彈協同攔截試驗。此次試驗是美海軍NIFC-CA系統持續發展的又一里程碑,表明該系統不僅可增強美國海軍作戰人員的態勢感知能力,還可顯著提高宙斯盾系統的探測、跟蹤和交戰能力,全面支持美國海軍分散式殺傷概念。與此同時,新一代AN/SPY-6為代表的新型艦載綜合作戰系統的逐步投入使用,也將進一步增強其水面艦艇編隊的綜合防空反導能力。
(5)新一代防空反導一體化雷達逐步應用
以M3R雷達、EL/M-2080雷達等為代表的多種高性能防空反導雷達在近年來逐步得到了廣泛的應用,這些雷達具備防空模式下的空域搜索能力和反彈道導彈的空域監視能力,能夠為第三方系統提供具有高跟蹤精度的交戰目標指示。以THALES公司的M3R雷達為例,該雷達採用了兩維電掃的有源相控陣體制,在天線凝視狀態下可實現對1000km內的戰術彈道導彈目標的遠程探測,也可在外部情報源輔助下實現防空反導截獲。
新的防空反導作戰形式,要求雷達具有多功能和多任務能力 ,除探測常規飛機外、還應有探測導彈類目標和高速高機動目標的能力 ,雷達應具有警戒、截獲、跟蹤、指示等多功能要求,因此這些雷達一般以新型相控陣技術為基礎,進一步提高雷達的反偵察、抗干擾能力,提高對隱身目標探測能力,實現更高的探測精度和更遠的探測覆蓋範圍,具備一定的彈道目標的分類識別能力,並支持多基地組網。其主要技術特點包括:
為了探測隱身和兼顧探測彈道導彈 ,要求雷達探測距離越來越遠 ,探測高度越來越高 ,仰角覆蓋在 90°左右 ,並有足夠連續空域覆蓋。 因此 ,雷達的功率口徑積日益增大。
雷達應具有複雜的電磁環境下的抗干擾能力和戰場生存能力。
雷達不僅有探測高速高機動目標能力,還有探測低空慢速小目標能力 ,雷達應有強雜波抑制以及自動目標分類能力。
採用模塊化、功能化設計,可以根據不同需求經組合完成系統快速定義和部部署。
應具有良好的可靠性、維護性和環境適應能力。
小結
空天威脅的發展對防空反導系統提出新的需求,未來一段時間防空反導系統處於快速發展時期。作為戰略威懾力量之一的彈道導彈防禦系統裝備研發、部署數量和作戰能力等方面將取得重要進展。防空反導一體化態勢將更趨明顯。以攔截武器為重點發展新型防空反導系統,同時配套發展預警探測感測器、指揮控制系統,大大縮短對空目標從發現到識別的時間,縮短從感測器到武器的響應時間, 實現預警裝備與攔截裝備之間的密切協同, 實現體系化作戰和防空反導一體化。目前來看,未來防空反導裝備系統的主要發展方向包括:
(1)基於天地一體信息網路的戰場綜合感知能力
日益強調建立完整高度覆蓋、多頻譜、一體化的戰場偵察預警能力,加快天基偵察預警系統建設,形成光學紅外成像、雷 達 成像等多種手段相配套的偵察預警體系,提高天基系統對目標的識別能 力,依靠多源信息的融合來實現戰場綜合感知能力提升。
(2)網路化、綜合化的防空反導作戰指揮能力
逐步克服原有防空反導武器系統在感測器互聯互通方面受到的限制,能夠動態集成現有的和未來的感測器系統,形成戰區防空反導統一態勢,實現防空反導作戰資源一體化管理和分配,縮短指揮決策時間,防止出現誤傷事件。此外,打破傳統成建制採辦防空反導武器系統的限制,能夠根據作戰任務靈活採辦或者動態調整防空反導作戰資源,並且能夠任意使用感測器和武器來完成防空反導攔截目標的任務。
轉自丨 學術plus
作者丨 高書亮
研究所簡介
國際技術經濟研究所(IITE)成立於1985年11月,是隸屬於國務院發展研究中心的非營利性研究機構,主要職能是研究我國經濟、科技社會發展中的重大政策性、戰略性、前瞻性問題,跟蹤和分析世界科技、經濟發展態勢,為中央和有關部委提供決策諮詢服務。「全球技術地圖」為國際技術經濟研究所官方微信賬號,致力於向公眾傳遞前沿技術資訊和科技創新洞見。
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