美国总结中国反航母弹道导弹发展:初步具备战力(21/21)

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美国总结中国反航母弹道导弹发展:初步具备战力(21/21)



美国总结中国反航母弹道导弹发展:初步具备战力(21/21)

阻碍探测即防碍防御系统发现、跟踪真实目标,措施包括有源/无源电子干扰(如钨制重箔条,在大气层中雷达可以通过速度差分理出箔条,但在大气层外没有空气阻力,箔条只会慢慢与撒布器分离)、多层隔热保护罩(将真弹头隐藏在多层隔热保护罩或者铝制冷却器中,降低表面温度)、雷达隐身(包括低反射截面外形、隐身涂料等)、火箭燃料添加剂(在火箭发动机燃料释放添加剂,改变火箭尾焰波长,阻碍预警卫星发现)、速燃火箭(加速火箭发动机燃烧,在卫星发现前结束助推段)。弹道机动弹道导弹通过某些机动方式改变飞行轨道以躲避防御系统的探测、识别、拦截,它分为有意机动和无意机动。包括跳跃弹道、大气层外机动变轨、螺旋弹道、高高空滑翔等。 这些方法不可能全部应用到一种导弹上,具体应用应根据敌方防御系统的特点和我方的技术水平、资金条件、导弹性能特点、突防要求来决定。单独讲哪种突防手段更加有效并不合适,因为突防手段是用来对抗敌方拦截系统的,不与拦截系统的性能特点结合分析无法得出正确的结论。 总的来说,反舰弹道导弹的作战效能要超过"鱼叉"、"飞鱼"等常规反舰导弹,具有更强的突防、摧毁能力。(来源:环球网)


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在普通单脉冲体制雷达不能满足制导需要的情况下,也可使用弹载毫米波合成孔径(SAR)雷达进行末端制导,它在方位分辨率上比真实孔径雷达提高一个数量级以上,可实现对目标的直接成像;从而大大提高弹头的抗干扰能力。虽然SAR雷达无法探测正前方的目标,但反舰导弹采用摆动式弹道突防的飞行轨迹就是S形,从而始终与目标保持着一定的夹角,这样既可以提高导弹的突防概率,又适合SAR雷达的应用。我国合成孔径雷达已经应用在反舰导弹、空地导弹、对地观测卫星等领域。 虽然低空制导段导弹速度在3~10马赫之间,超出红外制导导弹的常见速度范围,但红外制导导弹在大气层中高速飞行时,可以采用在侧面开光学窗口的技术措施,并在导弹初制导、中制导阶段采用内冷式保护罩降低窗口温度,即在红外窗口材料内部形成制冷通道,通过流入的制冷介质相变而加热升温实现吸热,从而降低窗口温度、使红外制导头正常工作。美国的"标准"-2防空导弹就采用了窗口冷却技术,但不清楚是内冷还是外冷。即使不使用冷却窗口,也可采用凹进窗口。经过适当设计也能起到冷却效果。(来源:环球网)


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反舰弹道导弹在发射时装填由远程侦察系统(卫星、无人机)提供的目标数据。如果在战时可部署超过20枚侦察卫星,就可做到每半小时更新一次目标数据,并由天波雷达进行实时跟踪,这样对目标定位的最大误差不会超过22千米("尼米兹"级航母35节航速下20分钟航程),这足以满足导弹发射的需要。(来源:环球网) 导弹进入距离目标200-350千米的高空制导段时,目标最大可偏离初始定位位置11千米("尼米兹"级航母35节航速下10分钟航程),系统误差达到15-38千米,如果不加修正目标可能脱离导弹低空机动范围。对此导弹可以由下一颗经过目标区的卫星提供目标坐标,也可通过被动雷达或者多模态微波观测仪自行探测,假如雷达的测向精度达到1°,定位误差就是3.5千米,远远小于弹头的末端机动范围。 在距离目标60千米的低空制导段,弹头速度降低到6马赫以下,可使用主/被动雷达、红外制导头搜索目标,这时弹头高度约20千米,有约20°-40°的俯视角,虽然会受到海面杂波的强烈干扰,但航母不是飞机、导弹等低空小目标,它的雷达反射截面积高达十万平米,其雷达特征与海面杂波差别巨大,普通的频率捷变的单脉冲体制的主动雷达也可以发现目标,如美国"鱼叉"导弹在末端跃起攻击时就有20°的俯视角


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弹道导弹进入低空制导段的速度也在6马赫以上,导致弹体表面温度极高,必须采用新型耐高温航天透波材料制造的天线窗与天线罩才能保证雷达与红外探测设备的正常工作。透波材料除在电气上要满足低介电常数、低损耗特性外,还必须具有极为宽的频带特性、高的结构强度和抗雨蚀能力,经得住高速气动加热的抗热冲击能力和极高的工作温度;以及便于成型加工的特性。首先在弹道导弹上应用高温透波材料的是美国"潘兴"-2型弹道导弹,它在弹头侧面安装天线窗,供地形匹配雷达使用。 导弹在高空制导段搜索目标时,完全采用弹载设备进行定位从而实现发射后不管当然最好,但是这样技术比较复杂;采用外界指令修正虽然会增加整个系统的复杂性,但可以降低导弹本身特别是高空制导设备的研制难度;这是导弹需要对自身进行定位,从而判断与目标的相对位置,采用GPS等导航卫星定位最简便易行,而且定位精度较高,同时可以在弹道中段与惯导系统相互保障,减少中段飞行误差(来源:环球网)


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导弹弹头需要携带大量的突防、寻的、控制设备,这些部件的重量至少有200千克,这会减少战斗部的重量,从而影响弹头的破坏力,设计师们恐怕不会愿意上千万美元的导弹命中目标之后却无法造成毁灭性破坏,因此有必要加大火箭发动机推力,从而在维持一定射程的情况下提高弹头重量。(来源:环球网)

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图为国内公开论文中关于变质心弹头攻击航母的研究,从这篇论文中,我们大致可以了解到中国对这种技术的研究已经十分深入。 反舰弹道导弹有着用于侦察搜索突防的特殊弹道。如果使用第三级固液混合火箭发动机,可以将中段传统的抛物线弹道转变为带3个波峰的跳跃式弹道,使得探测系统在导弹再入大气层之前很难准确探测和计算导弹的落点,从而大大地提高弹道导弹的突防能力。反舰弹道导弹应同时采用我国钱学森院土提出的"弹道一巡航弹道",在初段、中段采用弹道飞行,末端弹头为重返机动体,在弹道下降过程中通过空动舵或者可变弯尾控制导弹姿态,利用攻角和侧滑角的变化调整导弹的升力和阻力来控制速度矢量的大小和方向,从而调整弹头飞行方向并增加弹头机动范围,实现末端精确制导。 为了提高突防成功率,需要精心设计弹头形状,在确保重返后机动性的前提下尽量减小雷达反射截面积(RCS),缩短对方雷达的发现/跟踪距离。圆锥体形状的弹头在减小正面60°角范围内的RCS方面具有天然优势,可以将其降到最低,但在侧面降低雷达可探测性的能力不如球形。如果以"东风"-21改装反舰弹道导弹,那么正面90°角范围内的雷达反射截面积应该会在0.01平方米上下。目前战斗机采用的雷达隐身技术通常可以将RCS降低1-2个数量级,从10平方米降低到1~0.1平方米,导弹弹头外形本身就适合减少雷达反射面积,进一步降低的潜力比飞机小,但是弹头在大气层外的弹道中段不需要考虑气动和加热问题,直接在重返阶段将添加的隐身设备烧掉就可以,因此判定RCS降低幅度为一个数量级。通常来说战斗机的侧面RCS比正面要增加1个数量级,考虑锥体外形不利于侧面隐身,因此适当加大。这里假定弹头正面90°角范围内的雷达反射截面积为0.001平方米,侧面视角度不同为0.01~0.05平方米。不过实际中弹头的雷达反射截面积可能要比预定的数值小一个数量级,这里采用的是保守估计。 变质心机动:通过移动弹头内部质量块的位置,来改变飞行器的质心,利用气动配平力矩来改变飞行器的飞行姿态,实现有效的飞行器机动。弹道导弹引入变质心控制后,其飞行轨迹可偏离预定的弹道,不仅可再入大气层,弹头可用螺旋状或蛇形状机动,而且变质心控制还可以使弹头在再入攻击段实现小幅机动,对付慢速运动的地面或海上目标,诸如航空母舰、海上舰队等慢速目标。(来源:环球网)

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美国对中国反舰弹道导弹的研究颇深,他们对中国反舰弹道导弹发展总结如下: 1996年:DF21A获得了最初的战力,中国二炮部队向台湾近海发射了DF15弹道导弹。美国被警告未来将面临弹道导弹威胁。 1997-2002年:中国公开有关中国反舰弹道导弹(ASBM)概念资料。 1999年:第一艘神舟飞船发射,证明了中国的轨道机动技术。解放军国防大学出版了反舰弹道导弹的概念资料。 2002年:有限的中国反舰弹道导弹资料公开出版。 2003年:二炮公开了反舰弹道导弹的可行性研究资料。 2004年:二炮出版了教条手册,有2页是专门介绍反舰弹道导弹。美国海军情报局第一次提及了中国对反舰弹道导弹的公开兴趣。 2005年:美国国防部在解放军定期报道中第一次提及中国的反舰弹道导弹。 2006年:中国反舰弹道导弹资料公开增多。 2007年:美中经济安全审查委员会证实了中国反舰弹道导弹的进展。 2009年:8月份,DF21D火箭发动机工厂建成,11月:反舰弹道导弹项目在CCTV-7台公开。美国海军情报局称,中国反舰弹道导弹接近形成战斗力。反舰弹道导弹开始受到美国的广泛注意。 2010年:5月,中国航天科工集团高官称,DF21D能够击中低速运动的目标,命中精度为几十米。此后,二炮可能在广东韶关建设反舰弹道导弹旅设施。美军太平洋司令部司令威拉德上将在接受日本报纸《朝日新闻》采访时表示,中国这种弹道导弹已具备“初步作战能力”。


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电子侦察卫星与地面监听站都是通过监听无线电信号的方式来进行侦察活动,他们的作用一是侦察敌方雷达的位置和所用频率等性能参数,为战略轰炸机、弹道导弹突防和实施电子干扰提供数据;二是探测敌方军用电台和信号发射设施的位置,以便窃听和破坏;通过对所获情报的分析,还可进一步揭示敌方军队的调动、部署乃至战略意图。(图片为红色区域为,美军认为中国建造的天波雷达最大探测距离) 我们以美军的情况详细说明一下这个问题。美国海军"白云"天基星座电子情报卫星3颗组成一簇,采用时差法测定舰船位置、航向和航速,定位精度为2~3千米。埃多公司生产的ES-3701战术侦察系统测向精度达到2°,F-22战斗机装备的电子侦察系统对无线电信号的定位精度可达0.5°。美国在日本三泽基地部署有直径230米、高47米的"象栏"全向无线电接收天线,负责捕捉来自各个方向的舰艇通信短波信号,并对其进行精确定位。"象栏"作为巨型无线电测向天线;其精度必然好于小型定位系统,假如测向精度为0.1°-0.5°,那么在2000千米距离上对目标的定位误差就是3.5-17千米,这已经足以为其他侦察手段或反舰导弹提供目标位置。(来源:环球网)


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反舰弹道导弹与常规弹道导弹的区别主要在于弹头的末端制导和机动控制系统,以及弹载数据链、高温透波整流罩、大功率电源等设备,其推进系统与普通弹道导弹并没有本质区别。考虑到研究工作的紧迫要求,以及维持武器通用性、减少后勤负担等方面的考虑,我国不可能从头研制一款全新的导弹;而应该是在现有弹道导弹的基础上,通过换装新型弹头来实现打击水面舰艇的功能。(图为东风-21C和神秘的某型东风导弹) 我国装备的各种弹道导弹中,早期型号采用液体火箭发动机;发射准备时间长,不利于打击对时间敏感的机动目标;且这些导弹即将退役,不可能用其改装。"东风"-11射程仅300千米,甚至不如一些反舰导弹,无力承担突击任务;"东风"-31属于洲际弹道导弹,其射程远远超过侦察系统的有效监控范围,而且价格极其昴贵,用其改装近乎浪费。"东风"-15导弹弹头重量500千克射程600千米,仅具备打击近海目标的能力,在这个距离上航空兵同样可以达成作战目标,而且其弹头重量较轻,不利于改装末寻的机动弹头。"东风"-21导弹弹头重量600千克,根据型号不同射程在1800~2700千米之间,其射程恰好符合侦察系统的监视范围,较大重量的弹头也可以承担更多载荷,用它改装的可能性最大。(来源:环球网)


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图片为我国公开论文中关于子母弹药对航母杀伤的研究。

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反舰弹道导弹的主要攻击目标是敌方航母编队,按照美军战术条令,在中等威胁海域实施中、低强度作战时,双航母战斗群是航母编队的典型编成,包括2艘航空母舰、10-12艘驱逐舰、2-4艘核潜艇、2~3艘补给舰,其对抗反舰弹道导弹的主要手段是海基中段防御系统(SMD)。依据携带该系统的军舰的部署位置,可以全程拦截弹道导弹,但主要是中段防御。 美国海基中段拦截系统(SMD)已经开始部署,反舰导弹在实战中必然面对敌方的拦截,为了增加突防成功率,有必要采取多种突防措施。目前常见的弹道导弹突防手段包括: 饱和攻击同时发射多枚导弹或携带多弹头,超出防御系统的拦截能力。 诱饵欺骗通过使用诱饵,使防御系统难以分辨出真目标,包括复制诱饵(大量与真弹头目标特征相近似的诱饵)、差异化诱饵(大量与真弹头之间、彼此之间目标特征均有一定差异的诱饵,从而使得防御系统无法通过寻找目标特征差异来判断真弹头)、反模拟诱饵(将真弹头伪装成诱饵)。(来源:环球网)


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总的来说,反舰弹道导弹的作战效能要超过"鱼叉"、"飞鱼"等常规反舰导弹,具有更强的突防、摧毁能力。相应的,它的造价也远远超过常规飞航式反舰导弹。根据通常的原则,进攻武器的造价应不超过被攻击目标造价的十分之一,这样才能维持武器系统的作战效益,实现用最小代价取得最大利益。根据国际上类似武器的价格,我们可以推断出反舰弹道导弹的成本。(来源:环球网)


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(图为西方网站公布的DF-21D反舰弹道导弹的射程范围)实施反舰弹道导弹计划,相对打固定目标,弹道导弹的主要技术改进主要有以下三个方面一是再入机动制导控制率和计算执行机构的优化,提高突防能力和机动性能;二是研制新的多模式制导头,使之可以配合飞行弹道搜索海上舰艇;三是建设用于对远程水面目标初期搜索跟踪的战略战术侦察系统。改进制导控制率和新研制雷达这两个与导弹直接相关的方面,在现有对地攻击的精确制导型"东风"导弹弹头上改进升级即可,马上就可以在专用的"半实物仿真"平台上试验联调,并不需要从头研制,远程实时侦察定位更是与近几十年来侦察系统的发展目标一致。所以说,反舰弹道导弹与"潘兴-2"、"东风"15C等对地精确打击弹道导弹是一脉相成的,具有很大的技术连贯性。 需求牵引技术发展,在1996年的台海危机中,我军切实感受到了美国航母战斗群的巨大威胁,开始研究如何应对未来战争中美军的于涉,这其中一项重要内容就是如何对抗航母编队。1999年"东风"导弹的公开展示,表明我国已基本突破"再入机动"技术,使导弹弹头具备了末寻的制导和机动控制能力。(来源:环球网)

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