地空導(dǎo)彈:長(zhǎng)纓在手縛蒼龍
來(lái)源:科普中國(guó)
發(fā)布時(shí)間:2023-11-22
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地空導(dǎo)彈是從地面發(fā)射攻擊空中和太空目標(biāo)的導(dǎo)彈,過(guò)去主要是防御航空兵器,如偵察機(jī)、轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、無(wú)人機(jī)、巡航導(dǎo)彈等?,F(xiàn)在為了應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的空天進(jìn)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(dǎo)彈射程遠(yuǎn)、射高大,單發(fā)命中率高;與截?fù)魴C(jī)相比,地空導(dǎo)彈反應(yīng)快、威力猛,受目標(biāo)速度和高度限制小,可在高、中、低空及遠(yuǎn)、中、近程構(gòu)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(dǎo)彈走過(guò)了怎樣的發(fā)展歷程?當(dāng)前主要技術(shù)特點(diǎn)有哪些?未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)如何?請(qǐng)看解讀。


地空導(dǎo)彈逐漸成為“以地制空”的關(guān)鍵力量

有矛就有盾,戰(zhàn)爭(zhēng)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(zhēng),普軍為擊落法軍聯(lián)絡(luò)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(dá)……防空兵器隨著空襲兵器的不斷進(jìn)步也“水漲船高”,攻防雙方在戰(zhàn)爭(zhēng)舞臺(tái)上演了一幕幕激烈對(duì)抗的生動(dòng)活劇。


二戰(zhàn)中期,盟軍開始轟炸德國(guó)本土。為了對(duì)抗美英鋪天蓋地來(lái)襲的轟炸機(jī)群,德國(guó)加緊研發(fā)比高炮打得更高更遠(yuǎn)的地空導(dǎo)彈,主要有“龍膽草”“萊茵女兒”“蝴蝶”“瀑布”等型號(hào)。這些型號(hào)的導(dǎo)彈研究都取得不俗進(jìn)展,但未及投入實(shí)戰(zhàn),納粹德國(guó)即告覆滅。德國(guó)在該領(lǐng)域做出的開拓性探索成為戰(zhàn)后美、蘇研究地空導(dǎo)彈的基礎(chǔ)。


第一代地空導(dǎo)彈從二戰(zhàn)結(jié)束到20世紀(jì)50年代末研制,主要發(fā)展國(guó)是美、蘇兩家。他們?cè)诰鹑〉聡?guó)導(dǎo)彈技術(shù)人才和資料的基礎(chǔ)上,研究、仿制、試驗(yàn)了一批導(dǎo)彈,同時(shí)開始自行設(shè)計(jì)制造第一代地空導(dǎo)彈。為了對(duì)付戰(zhàn)略轟炸機(jī)、戰(zhàn)略偵察機(jī)等高空高速目標(biāo),美、蘇重點(diǎn)發(fā)展中高空、中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈,主要代表型為美國(guó)的“波馬克”和“奈基”Ⅰ、Ⅱ型導(dǎo)彈,前蘇聯(lián)的薩姆-1和薩姆-2等。第一代地空導(dǎo)彈一般射程可達(dá)50千米,最遠(yuǎn)達(dá)到140千米,射高30千米左右,對(duì)高空飛機(jī)構(gòu)成了一定的威脅。


第二代地空導(dǎo)彈是20世紀(jì)50年代末至60年代末發(fā)展的。由于中高空、中遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的威脅,以往以高、中空突防的作戰(zhàn)飛機(jī)開始采取低空、超低空突防的戰(zhàn)術(shù),空襲兵器的重大變化引起反空襲兵器的相應(yīng)變化,新一代機(jī)動(dòng)性好,反應(yīng)速度快,能夠攻擊中低空、中遠(yuǎn)程和低空、近程目標(biāo)的地空導(dǎo)彈相繼問世,代表性的型號(hào)有:美國(guó)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(yuǎn)程地空導(dǎo)彈也有發(fā)展,前蘇聯(lián)研制成功薩姆-4、薩姆-5兩型導(dǎo)彈,其中薩姆-5射程達(dá)到250千米,曾廣泛裝備華約和中東各國(guó)。第二代地空導(dǎo)彈的特點(diǎn)是:具有機(jī)動(dòng)發(fā)射能力,反應(yīng)速度較快,導(dǎo)彈自動(dòng)化程度較高,制導(dǎo)體制多樣化,基本形成高中低空、遠(yuǎn)中近程的全空域火力覆蓋。


第四次中東戰(zhàn)爭(zhēng),以色列空軍的低空、近程突防戰(zhàn)術(shù),迫使埃、敘兩國(guó)采取彈炮結(jié)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(nèi)配置了62個(gè)地空導(dǎo)彈營(yíng),200具薩姆-7導(dǎo)彈和3000多門高炮。此戰(zhàn)以色列損失飛機(jī)114 架,70%是地面防空武器所為。戰(zhàn)爭(zhēng)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(jī)。


第三代地空導(dǎo)彈是20世紀(jì)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(shì),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(dǎo)彈除蘇聯(lián)的薩姆-11中程導(dǎo)彈外,其余全是低空、近程地空導(dǎo)彈,更多國(guó)家加入了地空導(dǎo)彈研發(fā),單兵防空導(dǎo)彈也迅速發(fā)展。第三代地空導(dǎo)彈的代表型有:美國(guó)的“毒刺”,前蘇聯(lián)的薩姆-8、薩姆-9,英國(guó)的“山貓”“輕劍”“吹管”,法國(guó)的“響尾蛇”,法德合研的“羅蘭特”及瑞典的RBS-70等。


20世紀(jì)80年代,阿富汗游擊隊(duì)用美國(guó)提供的“毒刺”導(dǎo)彈重創(chuàng)入侵蘇軍?!岸敬獭泵新式咏?0%,戰(zhàn)爭(zhēng)后期,很多蘇軍米-24武裝直升機(jī)都受領(lǐng)了一項(xiàng)悲慘任務(wù):如果不能解除運(yùn)輸機(jī)起降時(shí)面臨的敵情威脅,遭到“毒刺”攻擊時(shí),直升機(jī)就要沖過(guò)去替運(yùn)輸機(jī)擋導(dǎo)彈。具有諷刺意味的是,美國(guó)發(fā)動(dòng)“反恐戰(zhàn)爭(zhēng)”期間,塔利班用當(dāng)年美國(guó)援助的“毒刺”抗擊美軍依然有效,美軍飛行員也深切體會(huì)了芒刺在背的威脅。


第四代地空導(dǎo)彈是20世紀(jì)70年代末以后發(fā)展的。此間,戰(zhàn)機(jī)大量采用隱形技術(shù),速度提高到2馬赫左右,機(jī)動(dòng)能力和低空突防能力較強(qiáng);戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)小、速度快,構(gòu)成了新的威脅,令地面防空更加復(fù)雜。為了防空反導(dǎo),第四代導(dǎo)彈在兼顧低空的基礎(chǔ)上,注意全面發(fā)展各種類型,其代表型包括:美國(guó)的“毒刺”系列、“愛國(guó)者”系列、“改霍克”等,俄羅斯的“針”系列、彈炮結(jié)合的薩姆-19和薩姆-22、自行式地空導(dǎo)彈系統(tǒng)薩姆-15和薩姆-11以及戰(zhàn)略級(jí)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)S-300、S-350勇士、S-400凱旋、S-500普羅米修斯等,法國(guó)的“西北風(fēng)”系列,英國(guó)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(dǎo)彈由于采用了相控陣?yán)走_(dá)和先進(jìn)的微電子技術(shù),使地空導(dǎo)彈系統(tǒng)能跟蹤和攻擊多目標(biāo),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(zhēng),美軍“愛國(guó)者”多次攔截伊拉克“飛毛腿”,開創(chuàng)了地空導(dǎo)彈攔截戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈的“彈打彈”先河。1999年科索沃戰(zhàn)爭(zhēng),南聯(lián)盟地空導(dǎo)彈部隊(duì),在世界上首次擊落美制F-117A隱形飛機(jī),打破了美軍隱形飛機(jī)不可戰(zhàn)勝的神話。進(jìn)入21世紀(jì),地空導(dǎo)彈已成為國(guó)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(dǎo)彈為什么行

先進(jìn)的總體設(shè)計(jì)。目前,世界上一流的地空導(dǎo)彈系統(tǒng)都采用了先進(jìn)的總體設(shè)計(jì)技術(shù)。大都以通用化、模塊化設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想,基于成熟的氣動(dòng)外形,通過(guò)增加助推器形式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈系統(tǒng)的快速迭代和族化發(fā)展;以“更高、更遠(yuǎn)攔截”為發(fā)展方向,通過(guò)對(duì)氣動(dòng)外形和動(dòng)力系統(tǒng)的不斷優(yōu)化,提高導(dǎo)彈的末速和平均速度,降低制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力,拓展地空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)遠(yuǎn)界。美國(guó)的“愛國(guó)者”系列以成熟的氣動(dòng)布局,通過(guò)彈上設(shè)備升級(jí)實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)能力提升,兼具防空反導(dǎo)一體化功能。


科學(xué)的氣動(dòng)布局。導(dǎo)彈的氣動(dòng)布局主要包括彈體的外形設(shè)計(jì),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(jìn)地空導(dǎo)彈的氣動(dòng)布局各有千秋。俄羅斯的S-300、S-400、S-500等地空導(dǎo)彈,通過(guò)無(wú)翼尾舵式氣動(dòng)布局實(shí)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(shù)提升導(dǎo)彈的可用過(guò)載能力。以色列的“箭-2”導(dǎo)彈,在彈體上安裝了四片充分運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)的可動(dòng)翼片,藉此提供低高度攔截時(shí)的機(jī)動(dòng)能力。


直氣復(fù)合控制技術(shù)。第四代地空導(dǎo)彈很多都采用直接力技術(shù)提升導(dǎo)彈的響應(yīng)速度,但直接力發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫高壓噴流與高速來(lái)流相互作用,形成復(fù)雜的流場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生附加的氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩,難以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的高精度制導(dǎo),直接力∕氣動(dòng)力復(fù)合控制技術(shù)可有效提升導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的魯棒性、快速性和穩(wěn)定性。美國(guó)的ERINT導(dǎo)彈采用脈沖式姿控動(dòng)力系統(tǒng),在導(dǎo)彈接近目標(biāo)時(shí)通過(guò)氣動(dòng)力∕直接力復(fù)合控制,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈的快速機(jī)動(dòng)并提高命中率。


大威力、高精度探測(cè)技術(shù)?,F(xiàn)代空襲兵器的隱身性越來(lái)越好,大威力、高精度探測(cè)技術(shù)是應(yīng)對(duì)隱身目標(biāo)威脅的基礎(chǔ)。隱身目標(biāo)的雷達(dá)散射截面積(RCS)一般為0.01~0.1m2,為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離高精度探測(cè),先進(jìn)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)往往采用大功率相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)。彈上相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭通過(guò)加大T∕R模塊功率提升對(duì)目標(biāo)的探測(cè)距離;相控陣導(dǎo)引頭跟蹤帶寬大,角速度跟蹤能力強(qiáng),具備波速快速電掃角度搜索能力,可對(duì)目標(biāo)速度、距離和角度進(jìn)行搜索、探測(cè)、截獲、跟蹤,大大降低了對(duì)地面制導(dǎo)站的要求。同時(shí),相控陣導(dǎo)引頭高頻去耦性能好,隔離彈體擾動(dòng)能力強(qiáng),通過(guò)與引信一體化設(shè)計(jì)還可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化?!皭蹏?guó)者”系列的每一次升級(jí)幾乎都伴隨著導(dǎo)引頭精度和探測(cè)威力的提升,ERINT導(dǎo)彈采用的毫米波導(dǎo)引頭就具有極高的探測(cè)精度。


高性能毀傷技術(shù)。實(shí)現(xiàn)對(duì)隱形飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈等目標(biāo)的有效毀傷是地空導(dǎo)彈的重要任務(wù)。傳統(tǒng)地空導(dǎo)彈多為爆破式或破片戰(zhàn)斗部技術(shù),戰(zhàn)斗部飛散角度難控制,毀傷效率低。近年來(lái),以多點(diǎn)定向破片戰(zhàn)斗部技術(shù)、含能自適應(yīng)起爆戰(zhàn)斗部技術(shù)、多模復(fù)合戰(zhàn)斗部技術(shù)、動(dòng)能毀傷技術(shù)等為代表的高效毀傷技術(shù)逐漸成為主流,導(dǎo)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(dǎo)彈未來(lái)發(fā)展方向

系列化。地空導(dǎo)彈研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)高、投入大、技術(shù)復(fù)雜,軍事強(qiáng)國(guó)往往采取彈族化、系列化的發(fā)展途徑。美國(guó)的中遠(yuǎn)程地空導(dǎo)彈裝備只發(fā)展了“愛國(guó)者”系列,通過(guò)彈上設(shè)備替換升級(jí)和氣動(dòng)外形優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)新威脅目標(biāo)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(chǔ)上逐步發(fā)展而來(lái)的,發(fā)展過(guò)程中始終堅(jiān)持一彈多用、功能模塊通用的指導(dǎo)原則,通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)升級(jí)和導(dǎo)彈作戰(zhàn)能力的加強(qiáng),實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)空域高中低、遠(yuǎn)中近覆蓋和防空反導(dǎo)一體化能力提升。未來(lái)地空導(dǎo)彈研發(fā),大概率仍會(huì)加強(qiáng)頂層規(guī)劃設(shè)計(jì),集中力量集約發(fā)展,適度精簡(jiǎn)型譜系列,盡量避免重復(fù)建設(shè),同時(shí)堅(jiān)持模塊化發(fā)展思路,通過(guò)模塊的共用及功能升級(jí),實(shí)現(xiàn)地空導(dǎo)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(yuǎn)程、中遠(yuǎn)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(mèng)神”。三軍通用既降低了研制成本,也更容易實(shí)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(zhuǎn)變。防空作戰(zhàn)正在由傳統(tǒng)的多火力平臺(tái)集成作戰(zhàn)向陸??仗煊袡C(jī)融合的網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)發(fā)展,為了有效提升陸基、?;?、空基、天基分布式預(yù)警探測(cè)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(lái)防空導(dǎo)彈系統(tǒng)建設(shè)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(lái),空天一體進(jìn)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(diǎn)。防空反導(dǎo)一體化是應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻空天進(jìn)攻體系的有效途徑。下一代中程、中遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)必然會(huì)向防空反導(dǎo)一體化集成方向發(fā)展。可能會(huì)采取類似俄羅斯S-500系統(tǒng)一體化目標(biāo)分配與指示、多武器協(xié)同作戰(zhàn)的方法,加強(qiáng)防空反導(dǎo)一體化頂層設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)傳感器和攔截彈的“隨機(jī)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(gòu)建防空反導(dǎo)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(dòng)力類目標(biāo)的同時(shí),也能有效防御戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈、高超聲速武器等目標(biāo)。


智能化。隨著人工智能技術(shù)的爆發(fā)式發(fā)展及其在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,空襲與反空襲對(duì)抗也不得不考慮智能化威脅,以智能化技術(shù)和手段應(yīng)對(duì)復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境必然成為未來(lái)地空導(dǎo)彈的顯著特征。通過(guò)研發(fā)完善智能化目標(biāo)檢測(cè)和干擾對(duì)抗技術(shù)、自主規(guī)劃和自主決策技術(shù)、協(xié)同探測(cè)和協(xié)同制導(dǎo)技術(shù)、智能毀傷技術(shù)等,可以實(shí)現(xiàn)單枚導(dǎo)彈“高智商”的自主感知和決策能力,多枚導(dǎo)彈“高情商”的自主協(xié)同作戰(zhàn)能力,進(jìn)而可以有效提升整個(gè)地空導(dǎo)彈系統(tǒng)的智能化作戰(zhàn)能力。


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