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陆基“爱国者”导弹改装上舰
www.wforum.com | 2025-02-13 18:22:57  阿隆随录 | 0条评论 | 查看/发表评论
据美国《海军新闻》网站报道,2023年1月10~12日,在华盛顿举行的第35届美国海军水面舰艇协会全国研讨会上,洛克希德·马丁空间系统公司首次对外展出了能够利用Mk-41垂直发射系统发射的海军版“爱国者”先进能力-3分段增强型(PAC-3MSE)导弹模型。洛克希德·马丁公司导弹与火控部海军系统副总裁托马斯·科普曼在接受《海军新闻》视频采访时表示,之前在太平洋导弹靶场针对反导防御开展的陆基宙斯盾项目中,已经进行了“爱国者”与宙斯盾防空导弹武器系统相关作战单元的整合工作。洛克希德·马丁公司导弹与火控部的汤姆·卡瓦诺谈到了将PAC-3MSE导弹集成到宙斯盾武器系统所做的努力:“我们已经为(美国)政府进行了一系列测试和集成工作,在此期间,展示了在不同层次进行宙斯盾武器系统的装备集成能力,在不久的将来进行飞行测试。”卡瓦诺强调,由于潜在对手清楚美国海军装备的“标准”系列舰空导弹50多年来的发展水平,且制定了相应的对抗措施,PAC-3MSE型导弹的加入无疑将改变目前这种攻防态势。PAC-3MSE导弹的动能拦截、Ka波段主动雷达寻的制导系统和高空推力控制等能力,将开启美国海军防空新格局。

此事件之所以引人注目,是因为美国海军没有将陆基导弹改装上舰的习惯。早在20世纪50年代,美海军就得出结论:对陆基和海基导弹的要求差别较大。例如,陆基导弹的质量很关键,尺寸则没有太严格的要求。相反,对海基导弹的尺寸有严格的限制,质量反倒没有太过要求。究竟是什么原因使美国海军一反常态,对陆基防空导弹上舰产生浓厚的兴趣呢?

“爱国者”导弹上舰的由来

其实,可垂直发射的“爱国者”防空导弹的概念由来已久。早在2008年7月10日,美国《华盛顿时报》就曾报道,中国即将部署一种能够打击美国航母和其它舰船的新型常规弹道导弹,引起了西方媒体的广泛担忧。实际上,美国海军早已着手研究对抗措施。美国《航空周刊》2008年3月20日发文称,洛克希德·马丁公司历时一年完成了一项可行性研究,旨在论证“爱国者”PAC-3型防空导弹集成到宙斯盾战舰上的可能性,一旦这一设想得以实现,无疑将使美国及其盟国海军显著提升宙斯盾舰对弹道导弹的防御能力。美国海军表现出的兴趣为洛克希德·马丁公司开发可从Mk-41垂直发射装置发射的“爱国者”导弹项目注入了活力。2022年,洛克希德·马丁公司在推进“爱国者”导弹上舰项目上取得重大进展,并向美国政府展示了这种整合成果。

美国海军宙斯盾舰的标配一直是“标准”系列防空导弹。从性能上讲,舰载宙斯盾作战系统采用的“标准”3导弹是当时最好的反弹道导弹之一,能够拦截大多数中短程弹道导弹。然而,美国海军研制“标准”3导弹的初衷,更多地是考虑让其作为美国“海基反导系统”的重要组成部分,将其部署到前沿地带,对处于上升段或中段的来袭弹道导弹进行拦截,保卫美国本土或战区地面目标。使用“标准”3导弹完成对抗反舰弹道导弹任务未尝不可,但是,“标准”3毕竟是一款射程超过500千米的三级导弹,价格昂贵,用来拦截射程区区几百千米的弹道导弹未免有些浪费。再者,“标准”3导弹采用红外末制导系统,强烈的气动加热会影响其跟踪目标,所以只能在大气层外拦截处于飞行中段的导弹,无法拦截再入大气层的弹道导弹,同时也无法对抗助推滑翔型的高超音速滑翔弹头。此外,在当时及相当一段时间内,PAC-3导弹的装备数量将非常有限。因此,美国海军迫切需要装备一种更为经济、射程不大但具备大气层内反导能力的导弹。目前,美国海军装备有下述防空导弹:

RIM-66MSM-2MR(“标准”2)中远程防空导弹(射程可达120千米),用于杀伤飞机和巡航导弹等空气动力目标。弹道中段采用指令制导,飞行末段半主动雷达/被动红外复合制导。受红外传感器制约,导弹对地平线外目标的杀伤能力有限。

RIM-156ASM-2ER(“标准”2)远程防空导弹(射程达240千米),用于杀伤空气动力目标。目前被“标准”6(SM-6)型导弹替代。弹道中段采用指令制导,飞行末段半主动雷达制导。

RIM-161C/D/ESM-3(“标准”3)超远程反弹道导弹(射程大于500千米),仅用于在大气层外拦截弹道导弹和航天器。中段采用指令制导,飞行末段红外被动制导。其战斗单元—动能拦截器具有非空气动力外形,在稠密大气层内无法发挥作用。

RIM-174A/BSM-6(“标准”6)远程和超远程防空导弹(射程大于240千米),主要用于杀伤空气动力目标,拦截再入大气层的弹道导弹弹头的反弹道导弹能力有限。弹道中段采用指令制导,飞行末段为主动雷达制导,因此能够自主搜索和杀伤地平线外目标。RIM-162A/B/C/DESSM(“改进型海麻雀”)中近程防空导弹(射程约50千米),用于杀伤空气动力目标。早期改进型采用指令和半主动雷达自导引,最新的改进型号装备了主动雷达寻的头,尾部推力矢量控制。上述改进使导弹具有更强的机动性能,制导能力更强,因而提高了速度、射程、机动性、精度和杀伤力。

RIM-166RAM(“拉姆”)是一种自卫型防空导弹(射程小于10千米),用于替换“火神-法兰克斯”舰载机关炮,杀伤空气动力目标。

在美国海军看来,对现役导弹进行适应性改进来执行这种任务自然是省时、省力的最好办法。“标准”2改进型导弹虽然也能完成这一任务,但它同样面临与“标准”3导弹相似的问题,即体积较大,造价也高。此外,美国海军的“改进型海麻雀”(ESSM)具备拦截弹道导弹的潜力,该弹采用惯性制导+中段数据链指令+主动(半主动)雷达末制导的制导方式,最大机动过载60g,射程50千米,采用破片杀伤战斗部,主要攻击飞机和巡航导弹等空气动力目标,拦截弹道导弹效率较低。如果让ESSM拦截弹道导弹,就必须对其进行较大改进,为其开发一种轻型高精度的动能杀伤战斗部(KKV),并将主动(半主动)雷达末制导改为红外末制导或者毫米波雷达末制导,如此操作代价显然更高。在这种情况下,同样具备较强反导拦截能力、技术成熟、成本相对低廉、兼容性较好的PAC-3系统就进入了美国海军的视野。

PAC-3MSE导弹是MIM104“爱国者”防空导弹家族的一个分支。PAC-3MSE与之前的MIM-104BPAC-1和MIM-104C/D/EPAC-2导弹的共同点很少。它以经过实战验证的PAC-3CRI低成本导弹为基础,升级了制导系统,使用更大的控制舵和双脉冲固体火箭发动机,2018年开始进入生产,是“爱国者”导弹的最新型号。新导弹以降低杀伤距离为代价,强调设计的紧凑性和高机动能力,对弹道导弹的最大拦截距离在40千米以内。和PAC-2GEM制导增强型导弹相比,PAC-3MSE弹体明显要细,弹翼尺寸也小。由于尺寸较小,一部M903发射车可装填12枚PAC3MSE型导弹,若换装PAC-2型导弹,则只能配装4枚。

PAC-3MSE的主要特点在于,这种导弹从一开始就被设计成专门用于拦截弹道目标的反导导弹。与之前通过弹上雷达跟踪目标的指令制导型导弹不同,PAC-3MSE导弹带有毫米波自寻的头,主动雷达导引。这使得它能够滤除干扰和假目标,精确跟踪诸如弹道导弹弹头之类的小型目标。

作为自主气动装置的姿态控制发动机,配合弹翼进行PAC-3MSE导弹的末段控制,保证制导精度。姿控发动机由180个不同朝向的固体燃料发动机(也称侧向推力器)构成,径向分布在弹体前部,紧挨着自寻的头,可调整导弹的俯仰和偏航姿态,快速建立攻角,是能够实现碰撞杀伤拦截高速弹道导弹目标的关键。通过成组地点燃指向要求方向的发动机,PAC-3MSE导弹可以快速有效地控制自身的运动,实施常规空气舵无法达到的急剧机动。由于姿态控制发动机瞬间产生非常大的推力,控制系统使导弹在撞击目标前的几秒钟内进行航向修正。

PAC-3MSE导弹弹头是一种动能拦截器,采用直接碰撞方式摧毁目标。破片杀伤战斗部的试验表明,其对弹道导弹弹头(非常坚固且不易被破片毁伤的小尺寸目标)的作用效能很低,对集束式弹头的毁伤效果几乎为零(破片充其量只能摧毁若干子弹药)。因此,把希望都寄托在了以整个PAC-3MSE导弹重量撞击敌方导弹弹头,碰撞产生的动能保证瞬间摧毁目标。

有关PAC-3MSE导弹的一个有趣的细节是采用了所谓的“杀伤增强装置”。该装置实际上是由24根钨棒构成的子弹药,与目标接触前,PAC-3MSE导弹杀伤增强装置在其周围低速释放钨棒,形成2个直接碰撞杀伤环,等效于扩大了弹体直接碰撞杀伤半径,大大降低了射击弹道目标的脱靶概率。因此,PAC-3MSE导弹完全能够在飞行末段杀伤弹道目标和高超音速目标,此时,目标距离近,来不及实施机动以规避被击中的风险。

当使用PAC-3MSE导弹对抗飞机、无人机、巡航导弹等气动目标时,杀伤增强装置也很重要。与弹道导弹不同的是,飞机的飞行速度“太慢”,单纯的导弹直接命中只会在机翼或机身上穿个洞,不会摧毁飞机。25个杀伤要素(导弹本身外加24个杀伤增强装置)同时撞击,足以保证将任何飞机打成漏勺。

PAC-3MSE导弹已成为末段低层反导系统的主力拦截弹,而末段低层反导正是美国国家级反导系统的最后一道屏障。

现在,美国海军需要PAC-3MSE的原因已经很清楚了。这种导弹能够对处于飞行轨迹末段的弹道和高超音速目标实施有效拦截。此时,上述弹道和高超音速目标已直接面对要攻击的对象,且无法实施机动,否则将会脱靶。如今,美国海军武器库中根本没有类似弹药,其大部分现役防空导弹都用于防御空气动力目标,最多只有有限的反弹道导弹能力。专用反导导弹SM-3适用于大气层外拦截,即通过拦截近太空弹道导弹,来保护舰艇编队,而无法保护舰船本身,使之免遭已进入大气层的弹道导弹弹头的攻击。

这种做法早在1990~2010年间已经形成,当时美国海军舰艇的主要威胁依然是敌方飞机和亚音速巡航导弹。同时,弹道导弹防御主要是在“部署舰船保护城市和地面设施”的背景下进行的,防护舰船免受弹道导弹攻击并不重要。然而,后来的情况发生了很大变化。俄罗斯频频展示“匕首”空射弹道导弹、“锆石”高超音速反舰导弹,以及在武器市场上积极推销超音速反舰导弹,使弹道导弹和高超音速导弹攻击成为对美国海军的最主要威胁。

鉴于拦截实施机动的弹道导弹和高超音速导弹任务的复杂性,美国人也曾寄希望于“软杀伤”:通过抵消侦察和配置虚假目标,使敌方难以发现和识别其舰艇,以及对已发射导弹的制导和通信系统进行无线电电子压制(如果不知道在何处搜寻目标,或者无法在假目标和干扰中分辨出目标,即使是高超音速反舰导弹也无法击中目标)。然而,这种方法的缺陷显而易见,还是需要“硬杀伤”摧毁敌方导弹。

“爱国者”导弹上舰的可行性

PAC-3MSE导弹上舰,首先要解决和宙斯盾作战系统的兼容问题。PAC-3系统采用了初段捷联惯导+数据链中段制导+毫米波雷达末制导的制导方式,其制导雷达为AN/MPQ-65雷达,工作频率C波段(5.25~5.925吉赫)。而宙斯盾系统的初中段制导体制与PAC-3系统相同,末制导采用了半主动雷达、主动雷达制导和长波红外自寻的(视导弹不同),其AN/SPY-1相控阵雷达工作频率为S波段(3.1~3.5吉赫)。两种导弹系统制导体制在初中段完全相同,只是在末端有所不同,但PAC-3MSE导弹具有主动寻的制导能力,它不需要武器系统舰载雷达在弹道末段对目标进行“照射”,所以这决定了它们存在相互兼容的可能性。

实际上,解决兼容性问题的关键就是要对PAC-3MSE导弹的指令接收装置/数据链系统进行相应改进,使其可以接收宙斯盾系统的控制信号。其次,PAC-3MSE导弹上舰还需要解决导弹垂直发射的问题。陆基PAC-3MSE导弹采用了定角箱式倾斜发射技术,如果改为垂直热发射要考虑低速下的控制转弯以及相应的软件问题。实际上,低速控制对于陆基PAC-3MSE导弹也是必要的,因为其发射架并不和目标保持精确随动,导弹发射后在低速段仍要进行姿态调整,涉及的软件问题解决起来也相对简单。此外,宙斯盾作战系统也需要对作战软件进行一定改进,作为一种开放式系统,进行这种升级改造并不是很困难的问题。

综上所述,将PAC-3MSE导弹融入宙斯盾系统并没有太大的技术障碍。此前,美国陆军曾经成功地将采用全程半主动雷达制导的“霍克”防空导弹系统同“爱国者”防空系统融合在一起,使用后者的AN/MPQ-57相控阵雷达控制前者发射的导弹,相关技术运用已经比较成熟,将此技术运用在PAC-3MSE系统与宙斯盾系统上并无难题。按照洛克希德·马丁公司一位工程师的说法,只需对PAC-3MSE导弹稍加改动就可用于宙斯盾舰,这其中包括为调整导弹发射姿态和S波段通讯模块所进行的软件部分的修改。该公司的一位官员也表示,集成工作“将比较容易进行”。

洛克希德·马丁公司打算使该导弹适合部署在所有装备Mk-41垂直发射系统的美国海军舰船上,包括“阿利·伯克”级驱逐舰、“提康德罗加”级巡洋舰,以及未来的“星座”级护卫舰。

生产因素也很重要,PAC-3MSE导弹正以每年约500枚的规模批量生产,计划在2023年达到550枚。据塔斯社2020年5月1日报道,美国陆军购买了一批总价值60.7亿美元的PAC-3MSE防空导弹,根据合同要求,将在2021~2023财政年度(2020年10月1日~2023年9月30日)交付。为了履行订单,洛克希德·马丁公司正在扩大位于阿肯色州卡姆登工厂的生产能力,该厂是PAC-3MSE导弹的组装地。

PAC-3MSE导弹可以在海军最重要的反导防御任务中为“标准”系列导弹提供补充。相比之下,SM-6导弹目前的年生产能力为125枚,计划到2026年也只能达到200枚。因此,PAC-3MSE导弹可以为美国海军提供另一个具有反导能力的导弹来源,有效解决美国海军缺乏现代型号导弹的问题。

总的来说,该进展凸显美军在武器系统平台多功能化开发,以及最大限度提高其兼容性方面所选方法的高效性。项目实施过程中工程量相对较小,通过修改软件,将按照不同条件和要求,使原理上不同的系统(如“爱国者”和宙斯盾)相互集成。尽管这种做法与高度专业化的产品相比,有时会降低具体系统的效能,但使用灵活性抵消了这种做法的不足。

“爱国者”导弹上舰的好处

美国海军采用舰基PAC-3MSE导弹后,首先会提高宙斯盾舰拦截中近程弹道导弹的火力密度和载弹量,同时降低单次拦截成本。PAC-3MSE导弹的弹体相对较小,上舰后可能会像ESSM导弹一样,在Mk-41垂直发射系统的一个发射单元内配装多枚导弹,大大提高单艘舰艇反导作战的载弹量,满足抗击以舰船编队为目标的弹道导弹饱和攻击的需求。

其次,可以为美国海军舰艇增加一道大气层内的拦截线,形成以“标准”3导弹实施大气层外拦截、PAC-3MSE进行大气层内拦截的高低搭配模式,提高舰队对弹道导弹防御的安全系数。

第三,采用PAC-3MSE导弹后,宙斯盾系统在对空防御方面增加了一种制导体制和一个制导波段,“标准”2导弹末段使用的半主动雷达导引头,由舰载照射雷达“照射”目标引导,PAC-3MSE导弹则采用了全新的毫米波主动雷达导引头。使用不同制导方式的2种导弹,无疑会使宙斯盾系统进行防空反导作战时的电子对抗能力得到增强。

“陆海通用”发展趋势

PAC-3MSE导弹“下海”加快了面空导弹发展的“陆海通用”趋势。事实上,苏联/俄罗斯一直采取陆海通用的发展模式,其海军不少防空导弹直接来自陆基系统。例如,苏联/俄罗斯的S-125、Buk、S-300等防空导弹都有对应的舰上型号,而海军的一些防空导弹再经过必要改进后又用于地面系统。相反,美国海军和陆军之前在防空导弹系统研发方面始终各行其道。这一点在第三代防空系统的发展思路上体现得尤为明显。美国陆军的“爱国者”系统和海军的“标准”基本型在射程、射高等主要性能指标方面相似,但是陆军在“爱国者”PAC-3上选择了缩减体积,加大火力密度,主要用于反导点防御的路线;而海军却把“标准”基本型导弹加大,增加助推段,使其一跃成为能够拦截卫星的中段反导系统。现在,美国海军已准备采用PAC-3MSE导弹。

2022年12月6日,洛克希德·马丁公司向美国陆军快速能力和关键技术办公室交付了首套“中程打击能力”导弹发射系统原型,也称为“提丰”(Typhon)中程导弹武器系统。它以舰载“战斧”巡航导弹和“标准”6防空导弹为基础研发,发射系统采用经Mk-41垂直发射系统改装的垂直发射架,指控系统使用宙斯盾系统的改进版本,整套系统搭载在卡车底盘上。这种基于成熟技术改进的做法,大大缩短了研发周期。该系统填补了中程打击能力(MRC)导弹与远程高超音速武器(LRHW)之间的火力空白。这一操作与洛克希德·马丁公司整合陆军和海军防空导弹系统计划的努力大致一致。

洛克希德·马丁公司还不遗余力地推进Mk-41垂直发射系统“由海向陆”转变。据悉,舰载Mk-41系统可以配装种类繁多的各型导弹,近乎“标准化”的势头,这是诸如“爱国者”等陆基机动式防空导弹武器系统所不具备的。有分析指出,洛克希德·马丁公司通过此举意在尽可能地抢占美军未来武器市场。为谋求上述目标,洛克希德·马丁公司很早就在布局了,这在Mk-41身上得到体现。目前,该系列垂直发射平台不光有舰载固定式垂直发射型号(MK-41),还有能够快装快卸的螺栓固定式斜架发射型号(MK-41-ADL)、能够拉着到处跑的“标准”集装箱型号(MK-41-Typhon)等产品,正向着全面统一陆基导弹发射系统的方向发展。

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