張銳

（91550部隊(duì)91分隊(duì)大連116023）

美軍彈道導(dǎo)彈助推段攔截系統(tǒng)淺析

張銳

（91550部隊(duì)91分隊(duì)大連116023）

彈道式導(dǎo)彈具有射程遠(yuǎn)、速度高等顯著特點(diǎn)，在其助推段進(jìn)行攔截可以把威脅消滅在飛行初段，美軍基于助推段攔截系統(tǒng)開(kāi)展了大量研究工作。論文通過(guò)分析幾種防御系統(tǒng)的攔截方式，探討了助推段攔截的手段和分析方法，并分析了助推段攔截系統(tǒng)的攻擊效能。

彈道導(dǎo)彈；攔截系統(tǒng)；攔截彈；助推段

Class NumberTJ761.1

1 引言

二十世紀(jì)中葉以來(lái)，美國(guó)大力發(fā)展反彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，重點(diǎn)防御蘇俄部署的大量洲際彈道導(dǎo)彈。隨著科技的進(jìn)步和國(guó)際形勢(shì)的變化，美國(guó)的防御體系由單純的防御型轉(zhuǎn)變?yōu)楣シ兰鎮(zhèn)湫?，并不斷?duì)潛在威脅進(jìn)行評(píng)估和分析，以完善自己的防御體系。

美國(guó)政府以安全環(huán)境需要為由，在2004年9月部署的地基和?；卸畏烙到y(tǒng)的基礎(chǔ)上，積極推進(jìn)新的防御系統(tǒng)的建設(shè)，謀求建立針對(duì)各種射程的彈道導(dǎo)彈實(shí)施全程防御的多層防御系統(tǒng)，特別加緊發(fā)展助推段防御技術(shù)，試圖使進(jìn)攻導(dǎo)彈在其飛行的最初階段就失去攻擊能力，以便全方位保衛(wèi)本土安全［1～2］。

2 各攔截系統(tǒng)的特點(diǎn)

彈道導(dǎo)彈通過(guò)多級(jí)火箭攜帶有效載荷，有效載荷包括導(dǎo)彈攜帶的彈頭以及協(xié)助突防的裝置。如果導(dǎo)彈只攜帶一個(gè)彈頭，那么這個(gè)彈頭通常會(huì)在最后一級(jí)助推火箭關(guān)閉或燃盡時(shí)釋放出去，也有可能在最后一級(jí)火箭關(guān)閉之前釋放出去。如果導(dǎo)彈攜帶多個(gè)彈頭，那么這些彈頭可以在最后一級(jí)助推火箭關(guān)閉或燃盡之前釋放，或者用一個(gè)末助推飛行器釋放，末助推飛行器與最后一級(jí)助推火箭脫離后，利用自帶的幾臺(tái)小發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行機(jī)動(dòng)。

彈道導(dǎo)彈攜帶的彈頭從被釋放出去時(shí)起到重返大氣層時(shí)止，主要受重力作用，因此它們?cè)谔罩惺前凑諒椀儡壽E飛行的。在通常會(huì)持續(xù)二十幾分鐘的中段飛行期間，彈頭可以被跟蹤到，而且之后所處的位置也可以被準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出來(lái)。當(dāng)這些彈頭降到大約100km高度重返大氣層時(shí)，就進(jìn)入只持續(xù)1min～2min的末段飛行階段［3～4］。

在導(dǎo)彈飛行的助推段、中段和末段三個(gè)階段中，每個(gè)階段都會(huì)面臨不同類型的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，每種類型的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)都有不同的特點(diǎn)［5］。近些年來(lái)，美國(guó)的導(dǎo)彈防御計(jì)劃一直把重點(diǎn)放在中段攔截上。中段攔截的主要優(yōu)勢(shì)在于導(dǎo)彈的中段飛行時(shí)間長(zhǎng)，而且中段的飛行彈道也可以被精確地預(yù)測(cè)出來(lái)，預(yù)留給攔截彈用于攔截目標(biāo)的時(shí)間長(zhǎng)，允許攔截彈飛行的距離也長(zhǎng)，因此，僅需要在有限的幾個(gè)地點(diǎn)部署中段攔截彈就可以達(dá)到防御的效果。但是，中段攔截系統(tǒng)也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：一枚進(jìn)攻導(dǎo)彈能夠釋放數(shù)十個(gè)彈頭，彈頭將在數(shù)量上考驗(yàn)防御系統(tǒng)；此外，進(jìn)攻導(dǎo)彈還可以通過(guò)使用誘餌或其它對(duì)抗措施干擾防御系統(tǒng)。

在彈頭飛行末段對(duì)其進(jìn)行攔截也有優(yōu)點(diǎn)，即空氣動(dòng)力可以很快地將較輕的誘餌同較重的真彈頭區(qū)分開(kāi)來(lái)。末段導(dǎo)彈防御系統(tǒng)可以保衛(wèi)面積較小的區(qū)域免遭從任何地方發(fā)射來(lái)的導(dǎo)彈彈頭的攻擊，但每個(gè)需要保衛(wèi)的區(qū)域都要有自己的雷達(dá)系統(tǒng)和攔截彈。同中段攔截系統(tǒng)一樣，進(jìn)攻導(dǎo)彈釋放多彈頭時(shí)會(huì)使防御任務(wù)變得極為復(fù)雜，需要的攔截彈數(shù)量就會(huì)多得難以承受［6］。

助推段攔截系統(tǒng)主要利用地基、?；⒖栈蛱旎鶖r截彈，或者機(jī)載激光武器，攻擊正在進(jìn)攻的處于助推段飛行的導(dǎo)彈，使其失去進(jìn)攻能力。該攔截系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于原則上可以避免多彈頭或誘餌帶來(lái)的攔截復(fù)雜性問(wèn)題，因?yàn)樗梢栽趯?dǎo)彈釋放這些載荷之前將其攔截［7～8］。

3 助推段攔截的手段及分析方法

助推段攔截系統(tǒng)的主要目標(biāo)是彈道導(dǎo)彈的助推火箭，因?yàn)閿r截系統(tǒng)很容易探測(cè)到助推火箭的尾焰。如果燃燒中的助推火箭被一枚攔截彈擊中，它就會(huì)失去推進(jìn)能力，但這樣的碰撞并不一定使導(dǎo)彈的全部彈頭都失去攻擊能力，導(dǎo)彈（或許以破片的形式）和它的彈頭將不會(huì)直接落下來(lái)，它們將繼續(xù)沿著彈道式軌跡繼續(xù)飛行，在目標(biāo)點(diǎn)前墜落。因此，為了準(zhǔn)確攔截導(dǎo)彈，助推段攔截系統(tǒng)必須在導(dǎo)彈達(dá)到足夠的速度且其彈頭能夠到達(dá)美國(guó)之前，使其失去攻擊能力，此時(shí)頭體并未分離。如果彈頭與導(dǎo)彈分離，就面臨中段攔截的問(wèn)題了。對(duì)于助推段攔截的手段和分析方法，可以使用想定交戰(zhàn)過(guò)程來(lái)論證助推段攔截系統(tǒng)的攻防策略［9］。

3.1 典型攻防系統(tǒng)的建模分析

為了加強(qiáng)防御系統(tǒng)的對(duì)抗性，美國(guó)對(duì)射程足以達(dá)到本土的典型導(dǎo)彈以及被關(guān)注國(guó)家未來(lái)可能部署的類似導(dǎo)彈進(jìn)行建模，按不同環(huán)境建立起彈道導(dǎo)彈在助推段和飛行段的真實(shí)空間和時(shí)間特征，對(duì)飛行狀態(tài)進(jìn)行仿真分析。被建模的這些目標(biāo)導(dǎo)彈既有液體推進(jìn)劑導(dǎo)彈又有固體推進(jìn)劑導(dǎo)彈，既有遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈又有近程彈道導(dǎo)彈，因?yàn)閷?duì)手從美國(guó)沿海的艦艇上發(fā)射近程彈道導(dǎo)彈，也會(huì)對(duì)美國(guó)構(gòu)成潛在威脅。攻防系統(tǒng)的模型充分模擬了典型威脅導(dǎo)彈和防御系統(tǒng)的對(duì)抗體系，并為具有不同速度及體積的多種攔截彈建立了模型，探討不同的作戰(zhàn)想定。這些攔截彈的性能相差很大，考慮到助推段防御系統(tǒng)的性能上限，攔截彈的最大飛行速度設(shè)定為10km/s。攻防系統(tǒng)的模型還模擬了類似美海軍標(biāo)準(zhǔn)-2導(dǎo)彈的攔截彈，作為防御從美國(guó)沿海的艦艇或其它平臺(tái)上發(fā)射的中程或近程彈道導(dǎo)彈的一種手段［10］。

利用這些威脅目標(biāo)的彈道和對(duì)探測(cè)器的第一級(jí)限制（如雷達(dá)的地平線效應(yīng)及云層的覆蓋），分析出攔截彈在來(lái)襲導(dǎo)彈處于助推段飛行的不同時(shí)間對(duì)其進(jìn)行攔截交戰(zhàn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求。在來(lái)襲導(dǎo)彈的助推段飛行階段，為了確定何時(shí)進(jìn)行攔截，要為所模擬的每一條彈道確定射程與助推火箭關(guān)機(jī)時(shí)間的關(guān)系。并根據(jù)要保衛(wèi)的區(qū)域以及被攔截導(dǎo)彈的彈頭或碎片不能落到的區(qū)域進(jìn)行假設(shè)，為每一個(gè)作戰(zhàn)想定和每一枚來(lái)襲導(dǎo)彈確定出適合的最早和最遲攔截時(shí)間。

經(jīng)過(guò)以上分析后，可以根據(jù)每一種作戰(zhàn)想定地理?xiàng)l件的限制，以及選定的攔截方案的性能需求，并考慮來(lái)襲導(dǎo)彈和攔截彈之間的各種交戰(zhàn)想定，最后確定攔截彈的發(fā)射位置、射程以及探測(cè)器與跟蹤器的觀測(cè)能力。在交戰(zhàn)分析的過(guò)程中，可以隨時(shí)調(diào)整攔截彈的類型，進(jìn)行更貼近實(shí)戰(zhàn)的想定對(duì)抗。

3.2 捕獲與跟蹤系統(tǒng)能力分析

助推段攔截系統(tǒng)的探測(cè)器或跟蹤器具有捕獲與跟蹤能力，能夠判定來(lái)襲導(dǎo)彈的速度并對(duì)其進(jìn)行跟蹤，其精度是至關(guān)重要的。

為了分析捕獲與跟蹤系統(tǒng)的能力，需要對(duì)包括跟蹤精度和威脅導(dǎo)彈狀態(tài)矢量的不確定性等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并基于為每種作戰(zhàn)想定的交戰(zhàn)幾何與假定的探測(cè)器特征進(jìn)行初始分析。根據(jù)初始分析，可以模擬交戰(zhàn)空間軌跡隨時(shí)間的演變過(guò)程，并評(píng)估典型探測(cè)器的系統(tǒng)測(cè)量不確定性與隨機(jī)測(cè)量不確定性，以確定攔截系統(tǒng)在中段和交戰(zhàn)時(shí)刻的要求［11］。

在實(shí)際的作戰(zhàn)過(guò)程中，需要連續(xù)監(jiān)測(cè)所有潛在的發(fā)射場(chǎng)區(qū)域，盡早發(fā)現(xiàn)導(dǎo)彈的發(fā)射。可以考慮部署在空間和飛機(jī)上的短波紅外探測(cè)器，以及部署在地面和飛機(jī)上的雷達(dá)兩種用于探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射的監(jiān)視探測(cè)器；還可以考慮各種陸基、?；蜋C(jī)載雷達(dá)。通過(guò)對(duì)幾種探測(cè)方式和助推段攔截彈所需要的可能射程的綜合分析，可以肯定天基探測(cè)器是能夠快速探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射的惟一可行方案，因?yàn)槠渌鼛追N探測(cè)器方案會(huì)受到地球橢球體形狀的影響。

美國(guó)現(xiàn)有的“國(guó)防支援計(jì)劃”的監(jiān)視系統(tǒng)，十秒掃描一次，性能有限，無(wú)法用于助推段攔截系統(tǒng)。分析表明，高軌天基紅外系統(tǒng)提供的探測(cè)精度與雷達(dá)在來(lái)襲導(dǎo)彈飛出地平線后所提供的探測(cè)精度相同，所以該系統(tǒng)是最有利的探測(cè)武器。

跟蹤問(wèn)題的關(guān)鍵部分是在交戰(zhàn)的最后階段，此時(shí)攔截系統(tǒng)已經(jīng)與其助推火箭分離，除了依托非彈上探測(cè)器提供的跟蹤數(shù)據(jù)外，主要依靠攔截系統(tǒng)自身攜帶的探測(cè)器（可能包括紅外敏感器件、光學(xué)成像系統(tǒng)以及測(cè)距系統(tǒng)）的跟蹤能力。

3.3 交戰(zhàn)時(shí)間限制的分析

對(duì)于助推段攔截系統(tǒng)而言，時(shí)間的精確把握是攔截成功的關(guān)鍵。攔截彈飛到威脅目標(biāo)的時(shí)間，既取決于射擊方案的選取時(shí)間，也取決于攔截彈必須擊中目標(biāo)導(dǎo)彈的最晚時(shí)間。不管目標(biāo)導(dǎo)彈沿著何種彈道飛行，必須確保彈頭不能擊中保衛(wèi)區(qū)域內(nèi)的任何地點(diǎn)［12］。

多數(shù)情況下，防御系統(tǒng)需要額外的時(shí)間進(jìn)行形勢(shì)評(píng)估，因?yàn)榉烙到y(tǒng)可能無(wú)法判斷發(fā)射的到底是一枚彈道導(dǎo)彈或是一次普通的航天發(fā)射，甚至無(wú)法判斷出是液體導(dǎo)彈還是固體導(dǎo)彈，這些都會(huì)對(duì)預(yù)計(jì)的攔截點(diǎn)產(chǎn)生極大影響。為了研究推遲發(fā)射攔截彈的決策時(shí)間可能帶來(lái)的影響，必須進(jìn)行攻防形式的仿真分析。

4 助推段攔截系統(tǒng)攻擊效能分析

助推段攔截系統(tǒng)的攻擊能力由尋的過(guò)程中所要求的總的速度變化能力、最后交戰(zhàn)階段所要求的加速能力以及彈上探測(cè)器和電子設(shè)備的技術(shù)能力三個(gè)方面決定。

如果助推段攔截系統(tǒng)不僅要避免未爆彈藥擊中美國(guó)，也要避免擊中其它國(guó)家，那么使來(lái)襲導(dǎo)彈攜帶的彈藥失去能力是至關(guān)重要的。為了防止被攔截的彈藥擊中其它國(guó)家，可以進(jìn)行如下設(shè)計(jì)：

1）設(shè)計(jì)有絕對(duì)把握摧毀彈頭的助推段攔截系統(tǒng)；

2）建立攔截彈頭的中段防御系統(tǒng)，這種系統(tǒng)要能夠應(yīng)付由助推段攔截所產(chǎn)生的可能無(wú)法預(yù)測(cè)的破片云；

3）準(zhǔn)確預(yù)估助推段攔截時(shí)間，使破片落到海里。

對(duì)于直接碰撞殺傷類型的攔截彈來(lái)說(shuō)，摧毀來(lái)襲導(dǎo)彈的彈頭比僅僅使它的助推器失去能力困難得多；況且導(dǎo)彈的彈頭比發(fā)動(dòng)機(jī)的耐損性更強(qiáng)，彈頭可能會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)受到毀滅性打擊時(shí)生存下來(lái)，這也是對(duì)助推段攔截系統(tǒng)攻擊效能的考驗(yàn)。

5 結(jié)語(yǔ)

美國(guó)在全球范圍內(nèi)部署了多層次、立體化的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，助推段攔截系統(tǒng)是其外層防御系統(tǒng)的一部分。為了及時(shí)有效的對(duì)抗彈道導(dǎo)彈，在快速?zèng)Q策的同時(shí)，還要求攔截彈快速飛行，準(zhǔn)確碰撞，為了保證攻擊效能，攔截彈體積必然很大，這就需要均衡設(shè)計(jì)速度和體積的關(guān)系。

助推段攔截系統(tǒng)雖然可以成功阻止彈頭到達(dá)所要攻擊的目標(biāo)處，但可能引起核或生化彈頭落到攻擊目標(biāo)之外的其它區(qū)域，這種安全隱患是助推段防御不可避免的問(wèn)題。

綜上，助推段攔截系統(tǒng)需要和其它攔截系統(tǒng)配合使用，作為多層導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的第一層，成功碰撞來(lái)襲導(dǎo)彈的助推火箭，使其喪失攻擊能力，可以有效降低其它各層防御系統(tǒng)的壓力。

［1］章雅平.美國(guó)戰(zhàn)略防御定向能武器發(fā)展方向的調(diào)整［J］.現(xiàn)代兵器，1994（1）：4-5.

［2］李樹(shù)勛.美國(guó)戰(zhàn)略防御計(jì)劃的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.國(guó)際展望，1987（5）：20-22.

［3］崔茂東，李華.美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2004（6）：22-26.

［4］孫隆和.美國(guó)的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)［J］.電光與控制，2002，9（2）：1-2.

［5］程傳浩，王瑞臣，路德信.彈道導(dǎo)彈的防御與攔截［J］.現(xiàn)代防御技術(shù)，2002，30（2）：20-23.

［6］孫景文，李志民.導(dǎo)彈防御計(jì)劃與空間對(duì)抗［M］.北京：原子能出版社，2004：95-97.

［7］袁俊.導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的彈道導(dǎo)彈突防［J］.上海航天，2005（1）：48-51.

［8］劉燕斌，南英，陸宇平.彈道導(dǎo)彈突防策略進(jìn)展［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2010（2）：14-18.

［9］何麟書(shū)，王書(shū)河.針對(duì)NMD的幾種可能的突防措施［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2002（2）：23-26.

［10］李海軍.再入機(jī)動(dòng)彈頭的建模與控制［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010：7-8.

［11］李運(yùn)遷.大氣層內(nèi)攔截彈制導(dǎo)控制及一體化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2011：14-15.

［12］陳文光.美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)與俄羅斯的應(yīng)對(duì)措施［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2001（4）：54-60.

A Brief Analysis on Anti-Ballistic missile Interception System in Boost Phase of American Military

ZHANG Rui
（Unit 91，No.91550 Troops of PLA，Dalian 116023）

The Ballistic type missile has the typical characteristic of far range and high velocity,interception of missile in boost phase can eliminate the threat at the initial range of flight.American has done a lot of research on Anti-Ballistic missile Interception in boost phase.The intercept modes of some typical defense systems were analyzed,the measures and analyst methods of Interception at boost phase were discussed,the attack efficiency of Interception system at boost phase were researched.

ballistic missile，interception system，interceptor，boost phase

TJ761.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.006

2017年1月4日，

2017年2月18日

張銳，男，工程師，研究方向：武器裝備。