【深度】美国战略反导体系作战能力分析

从上世纪五六十年代开始,美国基于全球覆盖、全球预警理念,构建战略反导体系,采用陆/海/空/天、主动被动手段协同探测,助推段/中段/末段全弹道覆盖,天基/地基/海基部署相互结合,高频/中频/低频相互搭配,反导专用型/兼用型装备相互补充,突出前沿部署、机动部署,构建出装备体系完善、综合集成度最高、技术水平最先进、作战能力最强的全空域、多维度、多层次的大系统,称为弹道导弹防御系统(BMDS)。

体系发展历程

从上世纪50年代初发展至今,美国反导体系已经历近60年,大致可分为4个阶段:

第一阶段,初期尝试阶段:上世纪50年代~70年代,初期试验尝试阶段,研制了第一代“奈基-宙斯”、“哨兵”、“卫兵”系统,采用第一代大型相控阵雷达装备,初步具备高空、低空双层拦截能力,采用无线电指令制导,制导精度不高,只能采用核杀伤技术。

第二阶段,全面发展阶段:上世纪70年代中期~1993年,可细分为注重全球反导的“战略防御倡议”(SDI)阶段和注重有限全球反导的“有限攻击全球防御”(GPALS)阶段,开始发展天基拦截、直接碰撞杀伤等新技术,试图构建远中近、高中低多层次防御能力。

第三阶段,务实调整阶段:1993年克林顿政府~2002年,重点对付第三世界国家潜在导弹威胁,发展国家导弹防御系统(NMD)、战区导弹防御系统(TMD),前者用于保护美国本土,后者用于保护海外驻军和军事盟国。在优先发展度上,TMD优于NMD。

第四阶段,部署优化阶段:2002年~至今,以小布什政府2002年退出反导条约为标志,将NMD、TMD合并为一体化导弹防御系统(BMDS),并正式实战部署,具备初步作战能力。目前正在建设新一代预警探测系统、指挥控制系统、动能/非动能拦截技术,研制无人机助推段反导预警拦截技术,并探索天基拦截技术等。

体系作战流程

美军战略反导体系的作战流程可简单总结为“探-跟-识-决-打-评”。

1.“探”:通过天基预警、空基和陆、海基预警探测装备,发现处于助推段的弹道导弹目标,将早期预警信息传输给预警信息处理中心。

2.“跟”:远程预警雷达得到目标提示或自主截获目标后,转入跟踪阶段,进行导弹目标分类。

3.“识”:待预报精度满足交接的要求后,多功能相控阵雷达根据预警信息处理中心提供的引导信息,完成截获,进行精跟踪,给出精确弹道预报,完成真假弹头目标识别,为拦截武器系统提供精确目标引导和制导信息。

4.“决”:预警中心根据目标识别结果,分配火力,制定拦截方案,供最高指挥机关决策。

5.“打”:根据多功能雷达的导引,拦截弹飞至目标区后,导引头自动捕获目标,并以高速动能碰撞来袭弹头。

6.“评”:地面作战指挥中心评估拦截效果,为多次拦截的火力分配提供信息支持。

体系作战能力

从探测能力来看,BMDS初步具备对弹道导弹的早期发现、跟踪和目标信息的自动交班能力,可探测全球90%以上面积(包括北极地区)的弹道导弹发射,对洲际弹道导弹预警时间最长达30分钟,对潜射弹道导弹预警时间达10~15分钟,海基X波段雷达对进入外大气层的弹道导弹目标可持续跟踪20分钟左右。

 

美国反导体系构成图

从拦截能力来看,具备对近程、中程导弹的拦截能力,尚不具备对远程导弹、洲际导弹的实战能力,且由于GBI拦截弹数量仅44枚,抗饱和攻击能力弱;从拦截覆盖范围来看,可覆盖美国本土50个州,对夏威夷、关岛等覆盖不足,对亚太、欧洲、中东等盟国具备有限覆盖能力。

从拦截弹道来看,可分为助推段拦截、中段拦截和末段拦截。因技术难度、研制经费等原因,不同弹道拦截能力存在差异。其中,末段拦截技术实现最简单,试验次数最多,作战能力最成熟,已完成实战部署,在海湾战争中经历了战火考验。中段拦截体系最庞大,技术最复杂,拦截成本最高,目前洲际导弹拦截试验仅开展过一次。助推段拦截尚处于装备预研阶段。

 

1.助推段拦截

在助推段拦截方面,美国尚处于研究阶段。目前,美国正在开发基于高空无人机、高能激光武器系统的的助推段反导拦截无人机,预计部署在太平洋导弹靶场或加州爱德华兹空军基地,2023年前将完成低功率激光反导系统演示样机(LPLD),2030年具备实战能力。此外,正在计划重启天基反导拦截能力研究,实现陆、海、空、天的全空域、多层次反导拦截能力。

 

2.中段拦截

基于GMD地基中段反导系统和宙斯盾反导系统,美国已具备针对洲际弹道导弹在内所有射程导弹的全段、全高度、全程预警探测与精密跟踪能力,但对不同类型导弹的拦截能力不同。

针对洲际导弹,具备简单对抗环境下的有限的中远程目标拦截能力,但尚未开展真实作战环境下多目标、多突防反导试验,抗多弹头、抗多批次饱和攻击能力弱,远程目标识别能力不足,对关岛、夏威夷等地区仅有1次拦截窗口。GMD系统可在大气层外1800km高度、6000km距离范围内实施洲际导弹拦截。

 

3.末段拦截

基于宙斯盾反导系统、“萨德”系统(THAAD)、“爱国者”系统(PAC-3),具备大气层外、大气层内双层拦截能力,技术成熟。其中,THAAD拦截试验成功率100% ,“爱国者”已经历实战考验,已开展多次多系统协同反导拦截试验。2018年,美军已验证THAAD系统与“爱国者”系统的互操作能力。目前,宙斯盾系统正在开发具备末段反导能力的“标准”-6拦截弹,萨德系统正在开发增程型版本,爱国者系统正在换装基于氮化镓T/R组件的三面阵有源相控阵多功能雷达。

发展方向

 

发展助推段反导预警拦截能力,构建全球反导拦截能力

为实现提前拦截、降低中段拦截压力,美军基于高空无人机,构建空基反导预警拦截层,发展基于MTS-B/C光电红外预警系统的反导预警型无人机、基于无人机的机载激光反导武器,预计2030年具备实战能力。

 

基于技术+数量的双途径,提高抗多批次攻击能力

为解决GMD系统有限对抗本土攻击能力问题,一方面增加GBI数量,从当前的44枚增至64枚甚至更多;另一方面,发展“多目标杀伤器”、微型中段拦截器(MMKV)等多目标拦截弹头,提高对多批次攻击的拦截能力。

 

研究电磁拦截能力,构建动能+电磁双重拦截方案

目前,GMD系统采用基于动能碰撞杀伤的拦截方案,拦截时间长,拦截弹和拦截次数有限。因此,美军考虑基于机载高能激光武器的拦截方案,在助推段进行多次毁伤拦截,目前,美军正在研究光纤合成激光器、半导体泵浦激光器两条技术路线。

 

反导反临一体

一方面,发展用于跟踪高超声速滑翔飞行器的低轨、微型预警跟踪卫星星座,轨道高度不大于1000km,单星重量低于50kg,可提供全弹道、火控级跟踪数据。另一方面,发展增程型“萨德”系统(THAAD-ER),改进雷达跟踪算法,增加对弹道导弹拦截距离,并作为应对高超声速助推滑翔导弹的近期拦截方案。

 

完善体系识别能力,提升抗复杂突防能力

美国现役战略反导系统中,低频雷达装备较多,仅具备粗识别能力,其中P波段远程预警雷达、L波段雷达主要承担上升段预警跟踪,工作频段低,带宽小,具备初步目标分类能力,可将导弹碎片分类为非威胁目标,诱饵、弹头母舱等目标分类为威胁目标。

2004年政府问责办公室(GAO)的一份报告中指出,“P波段、L波段雷达均无法提供有效目标识别能力,这种能力仅有X波段雷达可以获得”。前置预警型FBX-T雷达、海基X波段雷达等X波段的波束较窄,带宽较高,具有较好距离分辨率,具备目标识别能力,但存在探测距离不足、视场不足、数量不足等劣势,不足以支撑实战条件下的中段反导识别。

2020年,美军将在阿拉斯加州部署一部LRDR远程识别雷达。不过,该雷达工作频段最终选择在S波段,而不是固有识别优势更强的X波段。在作战性能、研制成本、装备周期等采购三要素中,美军更多的是追求装备廉价、快速形成战斗力,而牺牲对更好、更强的目标识别能力的追求。因此,LRDR的工作频段选择在S波段,是战略反导目标识别方案的一个次优解。

目前,美军正在开展近期(2016年)、中期(2021年)、远期(2025年) 反导识别能力提升三步走计划,借助新型地基雷达、空中无人平台、导引头等三种渠道,提升GMD系统的体系化精确识别能力,为中段拦截提供可靠的真假目标数据。

经过近六十年的发展,美国已建成体系完善、技术先进、能力领先的全球战略反导预警体系,在体系规划、体系组成、体系建设等方面具有诸多成功和失败经验,值得我们借鉴吸收。在未来发展方面,美军的相关发展路线呈现出明显的对华因素,需要我们认真深入研究,构筑非对称战略优势。

本文将刊载于《飞航导弹》

作者:南京电子技术研究所 邓大松

2020-08-21智邦网

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