地空導彈:長纓在手縛蒼龍
來源:科普中國
發(fā)布時間:2023-11-22
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地空導彈是從地面發(fā)射攻擊空中和太空目標的導彈,過去主要是防御航空兵器,如偵察機、轟炸機、戰(zhàn)斗機、直升機、無人機、巡航導彈等?,F(xiàn)在為了應對日益嚴峻的空天進攻體系,正在向空天防御一體化方向發(fā)展。與高炮相比,地空導彈射程遠、射高大,單發(fā)命中率高;與截擊機相比,地空導彈反應快、威力猛,受目標速度和高度限制小,可在高、中、低空及遠、中、近程構成多道綿密的防空火力網(wǎng)。


作為現(xiàn)代防空武器系統(tǒng)的重要組成部分,地空導彈走過了怎樣的發(fā)展歷程?當前主要技術特點有哪些?未來發(fā)展趨勢如何?請看解讀。


地空導彈逐漸成為“以地制空”的關鍵力量

有矛就有盾,戰(zhàn)爭的攻防統(tǒng)一律決定了空襲與反空襲相反相成的同一性。從1870年普法戰(zhàn)爭,普軍為擊落法軍聯(lián)絡氣球而制造的“防氣球炮”,到一戰(zhàn)、二戰(zhàn)中大顯神威的高射炮、探照燈、防空雷達……防空兵器隨著空襲兵器的不斷進步也“水漲船高”,攻防雙方在戰(zhàn)爭舞臺上演了一幕幕激烈對抗的生動活劇。


二戰(zhàn)中期,盟軍開始轟炸德國本土。為了對抗美英鋪天蓋地來襲的轟炸機群,德國加緊研發(fā)比高炮打得更高更遠的地空導彈,主要有“龍膽草”“萊茵女兒”“蝴蝶”“瀑布”等型號。這些型號的導彈研究都取得不俗進展,但未及投入實戰(zhàn),納粹德國即告覆滅。德國在該領域做出的開拓性探索成為戰(zhàn)后美、蘇研究地空導彈的基礎。


第一代地空導彈從二戰(zhàn)結束到20世紀50年代末研制,主要發(fā)展國是美、蘇兩家。他們在攫取德國導彈技術人才和資料的基礎上,研究、仿制、試驗了一批導彈,同時開始自行設計制造第一代地空導彈。為了對付戰(zhàn)略轟炸機、戰(zhàn)略偵察機等高空高速目標,美、蘇重點發(fā)展中高空、中遠程導彈,主要代表型為美國的“波馬克”和“奈基”Ⅰ、Ⅱ型導彈,前蘇聯(lián)的薩姆-1和薩姆-2等。第一代地空導彈一般射程可達50千米,最遠達到140千米,射高30千米左右,對高空飛機構成了一定的威脅。


第二代地空導彈是20世紀50年代末至60年代末發(fā)展的。由于中高空、中遠程導彈的威脅,以往以高、中空突防的作戰(zhàn)飛機開始采取低空、超低空突防的戰(zhàn)術,空襲兵器的重大變化引起反空襲兵器的相應變化,新一代機動性好,反應速度快,能夠攻擊中低空、中遠程和低空、近程目標的地空導彈相繼問世,代表性的型號有:美國的“霍克”“小槲樹”“紅眼”和前蘇聯(lián)的薩姆-3、薩姆-6、薩姆-7等。此外,中高空、中遠程地空導彈也有發(fā)展,前蘇聯(lián)研制成功薩姆-4、薩姆-5兩型導彈,其中薩姆-5射程達到250千米,曾廣泛裝備華約和中東各國。第二代地空導彈的特點是:具有機動發(fā)射能力,反應速度較快,導彈自動化程度較高,制導體制多樣化,基本形成高中低空、遠中近程的全空域火力覆蓋。


第四次中東戰(zhàn)爭,以色列空軍的低空、近程突防戰(zhàn)術,迫使埃、敘兩國采取彈炮結合、全空域攔截。僅埃及就在正面90多千米、縱深30 千米地域內配置了62個地空導彈營,200具薩姆-7導彈和3000多門高炮。此戰(zhàn)以色列損失飛機114 架,70%是地面防空武器所為。戰(zhàn)爭中還發(fā)生了“一石三鳥”的奇聞:以色列共發(fā)射22枚“霍克”,居然擊落了25架敵機。


第三代地空導彈是20世紀60年代末至70年代末發(fā)展的。由于防空武器初步形成了全空域防衛(wèi)態(tài)勢,所以空襲兵器飛行高度變化不大,仍以低空和超低空突防為主,這一代地空導彈除蘇聯(lián)的薩姆-11中程導彈外,其余全是低空、近程地空導彈,更多國家加入了地空導彈研發(fā),單兵防空導彈也迅速發(fā)展。第三代地空導彈的代表型有:美國的“毒刺”,前蘇聯(lián)的薩姆-8、薩姆-9,英國的“山貓”“輕劍”“吹管”,法國的“響尾蛇”,法德合研的“羅蘭特”及瑞典的RBS-70等。


20世紀80年代,阿富汗游擊隊用美國提供的“毒刺”導彈重創(chuàng)入侵蘇軍?!岸敬獭泵新式咏?0%,戰(zhàn)爭后期,很多蘇軍米-24武裝直升機都受領了一項悲慘任務:如果不能解除運輸機起降時面臨的敵情威脅,遭到“毒刺”攻擊時,直升機就要沖過去替運輸機擋導彈。具有諷刺意味的是,美國發(fā)動“反恐戰(zhàn)爭”期間,塔利班用當年美國援助的“毒刺”抗擊美軍依然有效,美軍飛行員也深切體會了芒刺在背的威脅。


第四代地空導彈是20世紀70年代末以后發(fā)展的。此間,戰(zhàn)機大量采用隱形技術,速度提高到2馬赫左右,機動能力和低空突防能力較強;戰(zhàn)術彈道導彈目標小、速度快,構成了新的威脅,令地面防空更加復雜。為了防空反導,第四代導彈在兼顧低空的基礎上,注意全面發(fā)展各種類型,其代表型包括:美國的“毒刺”系列、“愛國者”系列、“改霍克”等,俄羅斯的“針”系列、彈炮結合的薩姆-19和薩姆-22、自行式地空導彈系統(tǒng)薩姆-15和薩姆-11以及戰(zhàn)略級地空導彈系統(tǒng)S-300、S-350勇士、S-400凱旋、S-500普羅米修斯等,法國的“西北風”系列,英國的“星光”, 以色列的“箭-2”,日本的91式“凱科”,意大利的“防空衛(wèi)士”等。這一代導彈由于采用了相控陣雷達和先進的微電子技術,使地空導彈系統(tǒng)能跟蹤和攻擊多目標,在命中精度和作戰(zhàn)效能方面也有很大提高。


1991年海灣戰(zhàn)爭,美軍“愛國者”多次攔截伊拉克“飛毛腿”,開創(chuàng)了地空導彈攔截戰(zhàn)術彈道導彈的“彈打彈”先河。1999年科索沃戰(zhàn)爭,南聯(lián)盟地空導彈部隊,在世界上首次擊落美制F-117A隱形飛機,打破了美軍隱形飛機不可戰(zhàn)勝的神話。進入21世紀,地空導彈已成為國土防空、要地防空、野戰(zhàn)防空不可或缺的防御和威懾力量。


地空導彈為什么行

先進的總體設計。目前,世界上一流的地空導彈系統(tǒng)都采用了先進的總體設計技術。大都以通用化、模塊化設計為指導思想,基于成熟的氣動外形,通過增加助推器形式實現(xiàn)導彈系統(tǒng)的快速迭代和族化發(fā)展;以“更高、更遠攔截”為發(fā)展方向,通過對氣動外形和動力系統(tǒng)的不斷優(yōu)化,提高導彈的末速和平均速度,降低制導系統(tǒng)的設計壓力,拓展地空導彈的作戰(zhàn)遠界。美國的“愛國者”系列以成熟的氣動布局,通過彈上設備升級實現(xiàn)作戰(zhàn)能力提升,兼具防空反導一體化功能。


科學的氣動布局。導彈的氣動布局主要包括彈體的外形設計,翼面(包括彈翼、尾翼、舵面等)的外形及其在彈身周向和縱向的布置。先進地空導彈的氣動布局各有千秋。俄羅斯的S-300、S-400、S-500等地空導彈,通過無翼尾舵式氣動布局實現(xiàn)較優(yōu)的升阻比和高速飛行性能,利用大攻角飛行技術提升導彈的可用過載能力。以色列的“箭-2”導彈,在彈體上安裝了四片充分運用空氣動力學技術的可動翼片,藉此提供低高度攔截時的機動能力。


直氣復合控制技術。第四代地空導彈很多都采用直接力技術提升導彈的響應速度,但直接力發(fā)動機的高溫高壓噴流與高速來流相互作用,形成復雜的流場會產(chǎn)生附加的氣動力和氣動力矩,難以實現(xiàn)導彈的高精度制導,直接力∕氣動力復合控制技術可有效提升導彈控制系統(tǒng)的魯棒性、快速性和穩(wěn)定性。美國的ERINT導彈采用脈沖式姿控動力系統(tǒng),在導彈接近目標時通過氣動力∕直接力復合控制,實現(xiàn)導彈的快速機動并提高命中率。


大威力、高精度探測技術?,F(xiàn)代空襲兵器的隱身性越來越好,大威力、高精度探測技術是應對隱身目標威脅的基礎。隱身目標的雷達散射截面積(RCS)一般為0.01~0.1m2,為實現(xiàn)遠距離高精度探測,先進地空導彈系統(tǒng)往往采用大功率相控陣導引頭技術。彈上相控陣雷達導引頭通過加大T∕R模塊功率提升對目標的探測距離;相控陣導引頭跟蹤帶寬大,角速度跟蹤能力強,具備波速快速電掃角度搜索能力,可對目標速度、距離和角度進行搜索、探測、截獲、跟蹤,大大降低了對地面制導站的要求。同時,相控陣導引頭高頻去耦性能好,隔離彈體擾動能力強,通過與引信一體化設計還可實現(xiàn)設備的小型化?!皭蹏摺毕盗械拿恳淮紊墡缀醵及殡S著導引頭精度和探測威力的提升,ERINT導彈采用的毫米波導引頭就具有極高的探測精度。


高性能毀傷技術。實現(xiàn)對隱形飛機、巡航導彈、彈道導彈等目標的有效毀傷是地空導彈的重要任務。傳統(tǒng)地空導彈多為爆破式或破片戰(zhàn)斗部技術,戰(zhàn)斗部飛散角度難控制,毀傷效率低。近年來,以多點定向破片戰(zhàn)斗部技術、含能自適應起爆戰(zhàn)斗部技術、多模復合戰(zhàn)斗部技術、動能毀傷技術等為代表的高效毀傷技術逐漸成為主流,導彈戰(zhàn)斗部更加“智能”,破片可控性更好,毀傷效率更高。


地空導彈未來發(fā)展方向

系列化。地空導彈研發(fā)風險高、投入大、技術復雜,軍事強國往往采取彈族化、系列化的發(fā)展途徑。美國的中遠程地空導彈裝備只發(fā)展了“愛國者”系列,通過彈上設備替換升級和氣動外形優(yōu)化設計,實現(xiàn)對新威脅目標攔截能力的快速提升。俄羅斯列裝的S-400、S-500,包括在研的S-550,都是在S-300系統(tǒng)的基礎上逐步發(fā)展而來的,發(fā)展過程中始終堅持一彈多用、功能模塊通用的指導原則,通過系統(tǒng)平臺升級和導彈作戰(zhàn)能力的加強,實現(xiàn)作戰(zhàn)空域高中低、遠中近覆蓋和防空反導一體化能力提升。未來地空導彈研發(fā),大概率仍會加強頂層規(guī)劃設計,集中力量集約發(fā)展,適度精簡型譜系列,盡量避免重復建設,同時堅持模塊化發(fā)展思路,通過模塊的共用及功能升級,實現(xiàn)地空導彈系統(tǒng)的系列化發(fā)展。


通用化。俄羅斯從第四代防空武器開始,很多裝備都按照陸、海、空三軍通用原則研制,不僅包括遠程、中遠程、中程系列的S-300、S-350、S-400、S-500,還包括近程末端的“鎧甲”系列和超近程末端的“夢神”。三軍通用既降低了研制成本,也更容易實現(xiàn)從單軍種作戰(zhàn)能力向多軍種聯(lián)合作戰(zhàn)能力的整合轉變。防空作戰(zhàn)正在由傳統(tǒng)的多火力平臺集成作戰(zhàn)向陸??仗煊袡C融合的網(wǎng)絡化作戰(zhàn)發(fā)展,為了有效提升陸基、?;⒖栈?、天基分布式預警探測和火力打擊資源的利用效率,全面提升一體化作戰(zhàn)效能,未來防空導彈系統(tǒng)建設可能以多域戰(zhàn)概念為牽引,向著打造三軍通用空天防御裝備體系的方向發(fā)展。


一體化。未來,空天一體進攻將成為空襲的常態(tài),空天一體防御即將成為新的戰(zhàn)略制高點。防空反導一體化是應對日益嚴峻空天進攻體系的有效途徑。下一代中程、中遠程防空導彈武器系統(tǒng)必然會向防空反導一體化集成方向發(fā)展。可能會采取類似俄羅斯S-500系統(tǒng)一體化目標分配與指示、多武器協(xié)同作戰(zhàn)的方法,加強防空反導一體化頂層設計,實現(xiàn)傳感器和攔截彈的“隨機組網(wǎng)、即插即用”,從頂層集成傳感器系統(tǒng)、攔截武器系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)等,構建防空反導一體化空天防御裝備體系,使武器系統(tǒng)具備攔截傳統(tǒng)空氣動力類目標的同時,也能有效防御戰(zhàn)術彈道導彈、高超聲速武器等目標。


智能化。隨著人工智能技術的爆發(fā)式發(fā)展及其在軍事領域的廣泛應用,空襲與反空襲對抗也不得不考慮智能化威脅,以智能化技術和手段應對復雜的戰(zhàn)場環(huán)境必然成為未來地空導彈的顯著特征。通過研發(fā)完善智能化目標檢測和干擾對抗技術、自主規(guī)劃和自主決策技術、協(xié)同探測和協(xié)同制導技術、智能毀傷技術等,可以實現(xiàn)單枚導彈“高智商”的自主感知和決策能力,多枚導彈“高情商”的自主協(xié)同作戰(zhàn)能力,進而可以有效提升整個地空導彈系統(tǒng)的智能化作戰(zhàn)能力。


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