反舰弹道导弹攻防作战全过程

何2003 收藏 0 28

本文是由一名专业人士于2010年所写的弹道导弹作战全过程,内容来自公开资料bing'bu'she'm以中国东风-21(DF-21)反舰弹道导弹a>攻击美国航母战斗群的模拟战来详解其过程。虽然反舰弹道导弹只是众多弹道导弹中的一种,本文所展现的DF-21的作战过程虽不可完全概括、复制所有类型的弹道导弹,但也体现出了所有种类弹道导弹作战过程的绝大多数共性,因而可以提供给大家来了解一般弹道导弹的作战过程与原理。DF-21是我国最先进的反舰弹道导弹,被称为航母杀手,2009年60大庆阅兵的时候亮过相。这几年日本、美国、俄罗斯等国对DF-21都给予了格外的关注,DF-21尤其被外界普遍认为是美国航母的克星!除了弹道导弹的进攻全过程外,文章还相匹配地给出了美军导弹防御系统拦截DF-21的运作全过程,正好把弹道导弹的进攻与防御全都展现出来了。本文所描述的DF-21攻击美国航母战斗群的模拟作战过程给出了大量的专业性概念与原理,包括红外制导、雷达制导、惯性制导、末端制导、弹体抗击结构、机动变轨、弹头诱饵、预警系统、定向能反导、反导雷达、反导卫星系统等等,非常之多,很全面又比较容易让人理解,坚持看完这整个作战过程后,你就可以进化了!下面请看中国东风-21反舰弹道导弹打击美国航母战斗群的作战全过程。

三种不同途径搜索的美军航母、驱逐舰位置经光缆传递到二炮反舰弹道导弹旅,经综合分析后确认目标初始位置。

假设误差为3千米;分析美军航母群驱逐舰位置后决定首轮打击目标为A航母群的驱3、驱 5,共发射4枚导弹,射程1400千米;次轮打击目标为航1- 航3,发射12枚导弹,射程1600千米,两轮发射间隔时间180秒。导弹装填数据后发射,以首轮导弹发射时间为T-0时间。

T-0秒,首批4枚DF-21E型反舰弹道导弹发射,产生尾焰、羽流和柱状烟雾。导弹的固体火箭发动机可以采用缩水甘油叠氮聚醚低温燃烧剂降低发动机尾焰温度,加入钾盐抑制二次燃烧,降低尾焰中CO2、HO2浓度,用发泡高分子物抑制烟雾,用添加剂使发出的红外辐射避开大气窗口,在发射场上空的大气层中喷洒气溶胶等技术,来降低美国导弹预警卫星的发现概率。

T-15秒,美国天基红外系统同步轨道预警卫星发现弹道导弹发射。天基红外预警卫星灵敏度比DSP卫星提高10倍多,能够透过大气层进行观察,但考虑导弹采用了多种红外隐身技术可以降低大气窗口的红外辐射,大约要到空气稀薄的10千米以上高度才会失去大气掩护,因此判定卫星发现时间延迟15秒。

同步轨道预警卫星同时携带扫描型和凝视型红外探测器,分别用于大范围探测和小区域持续监视,如果导弹采用机动发射方式脱离探测器可能进行监视的范围,就能延缓被发现的时间。

T-25秒,预警卫星完成导弹轨迹测量。天基红外预警卫星发现红外辐射时首先要根据红外特性分辨出其波长范围和特性,进而推断其温度甚至推进剂种类,据此分析分辨出目标的类型(如弹道导弹或者运载火箭),然后测量目标的矢量速度。由于采用红外探测器,观察到的导弹轨迹是一个个连续的点,所以必须积累足够多的数据才能判定目标轨迹,SBIRS-H卫星的扫描型红外探测器扫描周期为1秒,号称在10秒钟内能够完成导弹轨迹测量。

但是用红外设备测量弹道导弹的轨迹,必须2-3颗卫星在不同角度同时观测才能得出三维空间内的弹道,单颗卫星只能得出一维平面上的投影,而融合其它预警卫星的观测数据不可能由预警卫星自行完成,必须经过地面控制站处理,所以这时候得出的导弹轨迹缺乏弹道高度与倾角,仅仅是弹道在平面投影的速度矢量,而不是导弹的真实速度矢量,因此无法预测导弹的目标。

T-30秒,预警卫星发出导弹发射警报,将信号传递给战区内的联合战术地面站(JTAGS)、澳大利亚的海外地面站和美国本土夏沿山的的北美防空防天司令部、美国航天司令部预警中心,进行数据融合与处理,得出导弹三维空间飞行轨迹。弹道导弹的抛物线轨迹,其水平加速度是一个累积数据的平均值,必需有一定时间积累才能推算轨道,例如发动机推力不变,但工作时间延长50%,其弹道必然不同,因此仅靠10秒钟内观测到的飞行轨迹还不足以判定导弹落点。

而且现代弹道导弹多采用机动变轨技术,不等到主动段结束无法确定其最终弹道,所以真正的导弹落点预测不会很快得出,也就无法对战区内部队发出警报。

T-50秒,依据预警/跟踪卫星提供的导弹飞行轨迹,部署在琉球、南朝鲜的X波段导弹跟踪雷达(GBR雷达)搜索目标。X波段导弹跟踪雷达最大探测距离4000千米,波束宽0.14度,难以自行探测目标,必须等待导弹跟踪卫星或者跟踪雷达的精确信息才能发现目标。对雷达反射截面积(RCS)为 3.45、1.0、0.1平米的目标,GBR雷达最大探测距离分别为4000、2100、1200千米,跟踪距离分别为2800、1200、800千米。

根据公式判断对正面RCS为0.001平米的弹头,GBR雷达的发现/搜索距离为530 /320千米,对侧面的发现/搜索距离为800/500—1000/600千米,勉强能发现我军在赣州以南地区发射的导弹弹头,但跟踪弹体没有问题。X波段跟踪雷达在前沿部署,我军可以使用图-154大型电子干扰机和中小型无人电子干扰机对其进行近距离干扰,破坏其对弹道导弹的跟踪。

例如用运输机发射多架小型一次性散布式无人电子干扰机,可对敌雷达实施近距离主瓣干扰和多方向干扰,能挫败敌方的低副瓣天线技术、副瓣对消技术、波瓣自适应调零等抗干扰措施以及雷达组网技术。当干扰机距敌雷达距离减小10倍,则干扰强度增加 100倍;若干扰源分布较密,可对雷达实施主瓣干扰或高副瓣区干扰,使干扰效果提高40dB-60dB。

射程1500千米的弹道导弹全程飞行时间不过12分钟,因此干扰机无需工作很长时间;而要实现对高空弹道导弹的掩护,要求干扰机的位置必须很高,所以可采用远程火箭弹搭载干扰机实施干扰。例如WS-2火箭炮弹头重200千克,超过中型无人机的搭载重量;实际射程估计超过240千米,最大射高90千米。

当使用船载发射系统时完全可以从别国领海线外覆盖琉球/南朝鲜全境;通过预设程序控制火箭蛋飞行轨迹,使其全程掩护反舰弹道导弹不被雷达探测。因此判定X波段跟踪雷达不能有效跟踪弹道导弹,无法引导拦截弹提前发射。当然,这是建立在当地美军未参与对我军攻击的前提下,如果前提不存在,那直接发射短程弹道导弹 /巡航导弹摧毁GBR雷达即可。

T-120秒,首批导弹二级火箭发动机关机脱离。天基红外预警系统由于用多颗卫星对导弹助推段进行凝视跟踪,因此跟踪精度比国防支援计划(DSP)卫星高出许多,可精确给出导弹关机点参数,便于对导弹落点的计算。

T-135秒,联合战术地面站计算出首批导弹的落点,为台湾东海岸佳山基地,距离A航母群前方驱逐舰800千米,美军向台军发出导弹袭击警报。

T-180秒,我军第二批12枚导弹发射。两轮发射间隔180秒,首批导弹摧毁敌舰之后,第二轮导弹才通过敌舰上空,避免被拦截。

T-195秒,美军同步轨道预警卫星发现第二批导弹发射,开始进行跟踪。

T-200秒,美军GBR雷达搜索目标,我军再次实施干扰。由于导弹数量多飞行弹道差异大,干扰效果不如首轮,判定雷达能够发现导弹,但无法持续跟踪。如果美军要协助台军拦截首批导弹,那么GBR雷达由于正在跟踪首批导弹以精确确定弹道,是否会转而跟踪第二批导弹尚未可知。[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

T-205秒,美军完成第二批导弹轨迹测量。

T-210秒,预警卫星发出第二批导弹发射警报,地面站进行数据融合与处理,得出导弹三维空间飞行轨迹。

T-300秒,第二批导弹二级火箭发动机关机;首批导弹越过弹道最高点下滑10千米,第三级固液混合火箭发动机点火;美军同步轨道导弹预警卫星发现导弹点火并对其进行跟踪。 东风-21导弹通过加装第三级火箭发动机,将传统的抛物线弹道转变为具有多个波峰的跳跃式弹道,降低了弹道最高点高度,使得拦截系统在导弹再入大气层之前很难计算其最终落点。导弹防御系统对导弹轨迹的预测是将弹道限定在一个管形区内,在导弹飞行的过程中,根据已知弹道数据,逐渐缩小预测弹道管形区的半径,当其小于拦截弹的机动半径时就可进行拦截。而弹道跳跃的幅度越大,管形区的面积就会越大,给防御系统的预测带来更大的困难,从而大大提高了导弹的突防能力。

T-310秒,同步轨道预警卫星完成首批导弹第一次跳跃弹道轨迹测量。

T-315秒,预警卫星发出首批导弹空间弹道变轨警报;地面站计算出第二批导弹落点位于台湾东南200千米,距离A航母群前方驱逐舰600千米的海域;美军判断多枚导弹不可能同时产生故障,也不可能仅用来扰乱视线,目标必定是A航母群,对其发出导弹来袭警报,并调动低轨道跟踪卫星持续跟踪导弹。

海基中段导弹防御系统启动,开始接收导弹弹道轨迹信息,并指挥AN/SPY-1E雷达搜索目标。只有在水面舰艇群与导弹预警系统信息实时交联、随时知道航母群位置的情况下才可能快速得出导弹目标信息,否则依靠人工查询还要有时间延误,在此假设美军已经具备这一能力,也就是说数据链时刻发射无线电波进行联系,供我电子侦察卫星、地面监听站搜索目标。[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]

航母群驱2、4、7雷达开机,试图参与导弹拦截。但宙斯盾雷达采用电子管,必须进行预热;各系统必须分别开机,否则电流过载太大无法启动;各系统开机后必须进行自检,无法直接探测目标;整个雷达系统开机要10-15分钟,根本来不及拦截导弹。

T-330秒,首批导弹第三级火箭发动机第一次关机,导弹第二个抛物线弹道长300千米,高差10千米。

T-345秒,地面站计算首批导弹落点为我国警戒舰队附近。美军地面站判断这是用于打击美军航母群的机动变轨导弹,对A航母群导弹拦截指挥控制系统传递导弹信息。

T-380秒,首批导弹第三级火箭发动机第二次点火,导弹进入第三个抛物线弹道。

T-410秒,首批导弹第三级火箭发动机第二次关机并与弹头脱离。导弹第二个抛物线弹道长300千米,高差10千米。

T-420秒,首批导弹释放诱饵;第二批12枚导弹第三级火箭发动机第一次关机。虽然美国天基红外系统的跟踪卫星号称可以跟踪发动机分离后的导弹弹头,观测诱饵的释放、膨胀情况,但是一方面美国计划于2010年建立的跟踪卫星星座只有9颗卫星,与最初计划的24、30颗卫星相去甚远,必然影响卫星的覆盖范围,从而导致无法形成连续、严密的观测网,拉大与导弹之间的距离,使原本在1000千米距离上最小8米的分辨率进一步下降;另一方面卫星系统现在要观测两批16枚导弹,尤其打击航母的第二批导弹更是重点拦截目标,很难说美军会调动全部跟踪卫星来观测首批导弹,这会导致原本就不高的观测能力再次下降。

而且如果跟踪卫星的能力强大到可以依靠持续观测目标运动和施放诱饵的过程来分辨假目标,那美国国内就没有必要为导弹防御系统的识别能力而争吵不休,更不会与此同时削减低轨道跟踪卫星星座项目,将30颗卫星的庞大观测网砍到只剩9颗卫星的实验系统。所以这里不采用跟踪卫星可以观测诱饵释放来识别假目标的说法。

弹头在重返大气层之前需要进行高空制导,搜索目标并判定相对距离,在重返大气层进行高高空滑翔时调整弹道轨迹。进行制导需要弹头探测目标,因此不能将其完全屏蔽,必须留出天线窗口。

在这种情况下,使用箔条云阻碍雷达探测、表面镀金属膜内藏弹头的巨型气球、内部填充等离子体的雷达透波气球等措施均无法使用。可以采用的方法包括将弹头安装在铝制液氮隔热罩内,释放大小形状与弹头相近似,长度、直径和鼻锥曲率半径均有所不同的5-10个气球,气球表面镀金属膜,外覆相同的雷达吸波涂料,通过安装配重使其产生不同的章动角和进动周期,控制母舱释放气球的过程形成不同的翻滚周期;

对气球进行冷却,在气球内部安装电热膜,不同位置的电热膜设定不同的加热温度,气球之间的加热温度保持差异。这样的气球就是差异化诱饵,而弹头也具有反模拟诱饵的性质。普通弹道导弹所携带的反识别措施一般占导弹有效截荷的5%~10%,但为了对抗SMD系统,有必要增加突防设备重量,对东风-21导弹来说可以放宽到80-100千克,差异化气球诱饵的重量可能仅为2-3千克,携带气球后还有足够的搭载重量安装雷达干扰机等设备。

隔热罩是由金属壳制成的“冷屏”其内外壁之间形成空腔,通入液氮,把整个弹头罩起来,使弹头外表面冷却到红外导引头难以发现的程度。壳材料采用铝合金,并且用热绝缘栓和弹头挡热层连接在一起,中间用镀铝聚酯薄膜和尼龙网多次叠层组成的绝热层对“冷屏”作热绝缘。

这样由外及里,依次为充液氮的“冷屏”、绝热层、弹头挡热层和弹头。高空探测天线布置在冷却器侧面,同样进行冷却。对于一种典型的2-3米高的弹头而言,这样的铝冷屏本身重大约15-20公斤;冷却到液氮77K的温度需要同样重量的冷却剂;另外为了维持这一温度,300克/分的冷却剂是必须的。

因此对飞行时间在12分钟内的弹道导弹来说,需要40公斤的重量。THAAD、标准-3 拦截弹的红外寻的探测器可探测的波长为3微米~10微米,根据红外辐射强度与温度的四次方成正比的计算公式,一个处于液氮温度(78K)弹头发出的5微米的红外信号强度,要比普通自由段表面温度300K弹头的辐射信号弱220倍。

也就是说如果拦截弹可以在300千米外发现普通弹头,对冷却后弹头的发现距离就只有 1.36千米,对于标准-3拦截弹来说可视为根本无法发现。为了防止弹头反射地球辉光到拦截器上暴露目标,“冷屏”红外隐形的弹头在导弹释放时部署成绕对称轴慢转的稳定自旋状,并且在再入大气层时作某种取向使它的对称轴与它的速度矢量成一直线。

美国海基中段拦截系统主要依靠X波段跟踪雷达、AN/SPY-1E雷达识别目标,引导导弹将拦截器送入拦截轨道。其主要识别途径包括:特征识别,通过雷达回波信号的幅度、相位、极化频率特征及其变化来估计目标的飞行姿态、结构特征、材料特征等。成像识别,即获取目标图像,进而确定目标的尺寸、形状、材料。具体步骤如下:

1、通过高分辨雷达成像获取目标的结构特征信息,从目标群中识别出具有锥体结构特性的目标,判断目标的飞行姿态和尺寸。根据雷达极化信息确认目标表面材料电磁参数

2、根据锥体目标的进动数学模型,结合锥体目标在不同姿态角下RCS,得到目标进动状态下的RCS回波模板,当确定锥体目标RCS回波周期分量中不是目标翻滚时,基于RCS序列估计出章动角和进动周期,进而计算出目标的形状、质量分布等特征。

3、将上述不同措施确定出来的目标作为威胁目标,通过积累观测综合评判目标类型。

红外设备在弹道中段测量弹头及诱饵的三个参数作为弹道中段光学识别的依据,即目标的表面温度及其变化率、目标的辐射强度及其变化率和目标的有效辐射面积,并把这些测量值和被测目标的运动特性、辐射特性联系起来,结合先验识别判断和算法,识别真假弹头。

其中温度和辐射强度变化率是识别判据的关键性参数,因为他们集中反映了目标的物理特征和动力学特征。特别在地面不能提供目标—拦截弹相对位置和红外光学系统不能测距情况下,更是唯一的识别标准。

采取前述措施可使海基中段拦截系统的识别措施全部失效,不能准确分辨真实弹头。气球外形与弹头近似而又有不同差异,成像技术不能区分目标形状;表面镀金属膜,雷达波不能透过气球发现内部是否有弹头存在;外表覆盖相同的雷达吸波涂料,雷达不能区分表面材料电磁特性,红外设备不能依靠辐射波段区分材料;具备不同的章动角、进动周期、翻滚周期,不能区分质量分布;冷却气球,不能区分温度变化率;安装加热膜加热至不同温度,不能区分表面温度、辐射强度,更不能依靠辐射面积过滤点热源。

尤其是诱饵的质量分布,是轻型诱饵唯一无法模仿的因素,也是区分差异化诱饵最可靠的识别因素。但弹道中段目标的质量无法直接测量,只能通过进动周期、章动角等因素间接推测,而这些因素同时与质量分布和目标形状有关,通过精心设计诱饵的形状和配重,可以模拟大质量弹头的进动周期与章动角,从而使这一识别方法失效。

更重要的是差异化诱饵使拦截系统识别目标的思路失效。不管哪一种识别方式,前提都是建立一个用以区分目标的识别标准,当探测器材测量到目标的参数之后,再依据这套标准区分真假目标,而反模拟诱饵并不使假目标看起来像真的,而是混淆防御方赖以建立判断标准的各种特性,使任何参数上的差当然美国人对差异化诱饵也不是毫无办法,他们可以用ABL战区机载激光拦截系统来区分目标,轻型诱饵(即各种气球)质量小壳体薄耐热性差,当受到高能激光照射时会因为高温导致气球破裂,即使不破裂也会因为光压作用而改变飞行轨迹,从而与真弹头区分开。

但是目前来说这还仅仅是一个构想,甚至没有开始实际计划。ABL采用红外设备跟踪上升段导弹,导弹喷焰与大气背景的温度差异在1400K以上,而弹道中段的弹头与环境温差仅300K,根据辐射强度与物体温度的四次方成正比的计算公式,可以计算出两者的辐射强度相差488倍。

ABL如果能跟踪300千米外的弹头,其对上升段导弹的观测距离将达到14.64万千米,而目前同步轨道预警卫星也仅在3.6万千米距离探测导弹发射,不足上述距离的四分之一。ABL的导弹拦截距离是400千米,很难想象它会配备探测距离超过作战距离400倍的红外探测器。天基红外系统的跟踪卫星可以在1000千米距离上跟踪分离后的弹头,是因为它采用ABL跟踪助推段导弹不需要的长波段红外设备。

因此不进行重大改装,ABL是不具备跟踪大气层外弹头能力的。而且ABL也不可能采用通过数据链接收雷达探测信息的方法来跟踪弹头,激光不像导弹一样可以在末端制导来修正目标初始定位误差,只要定位精度不足就肯定无法命中。

ABL光斑直径仅0.05米,即使将单位面积功率降低到十万分之一,光束直径也仅有15米,这相当于将3兆瓦的激光器功率下降到30瓦,是否能影响400千米外的诱饵还不确定。X波段跟踪雷达在300千米的距离上也有数千米的方位误差,不足以引导激光器照射目标。因此判断,至少在2010年美国人还无法应对差异化诱饵。而且对于使用液氮冷却的弹头和诱饵,ABL即使进行改装也无法拦截。

提及ABL,也许有人认为可以用它在弹道中段、末段进行拦截,但是这样做还不现实。首先是ABL能否发现目标,除了助推段之外,弹道其他部分没有火箭喷焰可供追踪,即使是高空发动机工作时间也很短,甚至可能不安装。其次是破坏效应与目标性质的问题,助推段拦截其实是激光用高温高压降低燃料箱铝合金外壳强度,从而被高速气流冲击造成破坏,这样一次照射3-5秒钟即可。

而导弹在中段末段只剩下弹头,重返过程中弹头要承受几十个大气压和上千摄氏度的温度,本来就具有高温高压耐受能力,激光器射击时间恐怕要延长到20-30秒,这时ABL自身就先受不了。再次是种种对抗措施的应用,如直径1.4米的导弹仅靠弹体旋转,就能让光斑直径0.1米的激光器破坏时间延长44倍,这样激光器攻击的难度更大。还有ABL的攻击间隔时间,目前非全功率发射实验中仅能做到小于 10分钟,也就是说根本不能对抗多目标攻击。

而且ABL使用的是碘氧化学激光器,射击前需要进行预热,其携带的过氧化氢和氟化碘燃料只能够射击15分钟,虽然理论上可以射击一百次,但一次预热就要3-5分钟,所以ABL的燃料消耗极快,对抗多批次目标的能力较弱。由于需要预热,它也无法拦截突然出现的目标,需要事先获得目标预警开始预热,否则就会错过2分钟的导弹发动机工作时间。

然后还有服役时间,原计划2010年服役12架,但现在来看2010年能开始服役就不错了,根本形不成战区连续掩护。所以对于ABL进行导弹拦截,还是不要抱什么希望。

在无法识别诱饵的情况下,美国人要么拦截全部诱饵,要么选择一个比较“像”的目标进行拦截。考虑到SMD系统还不能在远距离拦截多个目标,为了让下面的对抗还有意义,假定美国人以10%的概率选择了真正的弹头予以拦截。

T-425秒,地面站计算首批导弹落点为A航母群驱3、驱5前方170千米海域,断定首批导弹以具备弹道导弹拦截能力的这两艘驱逐舰为打击目标。

T-480秒,第二批导弹越过弹道最高点下滑10千米,第三级固液混合火箭发动机点火。

T-490秒,预警卫星完成第二批导弹第一次跳跃弹道轨迹测量。

T-525秒,美军地面站计算第二批导弹落点为我警戒舰队前方。

T-560秒,第二批导弹第三级火箭发动机第二次点火,导弹进入第三个抛物线弹道。

T-590秒,第二批导弹第三级火箭发动机第二次关机并与弹头脱离。

T-600秒,第二批导弹施放诱饵;首批4枚导弹弹头距离目标水平距离350千米、高度200千米、直线距离400千米,水平速度分量3000米/ 秒,垂直速度分量1800米/秒,开始高空制导段;美军AN/SPY-1E雷达发现来袭弹头。

假设在反舰弹道导弹发射之后航母的速度是35节,在10分钟内可航行10.8千米,加上最初的定位误差3-30千米及导弹飞行1100千米的制导误差1.1千米,整个系统的最大误差约为15-42千米。虽然小于弹头低空机动范围,但仍有必要进行高空制导修正误差,高空制导的方式包括无线电指令修正 卫星制导、多模态微波制导、被动雷达制导等。异都不能用于区分目标。

无线电指令修正 卫星制导的方式原理与标准-3拦截弹相同,通过侦察卫星、无人侦察机或者天波雷达等手段确定目标位置,将信息传给地面控制站,再由控制站通过中继卫星传给弹头,控制系统通过卫星定位导航确定自身位置,引导弹头按照高空控制率进行弹道修正。这种方式原理简单,但是实现的技术难度很大,不仅远程监视系统要能够及时掌握目标位置,而且通讯系统必须工作可靠,能够跨战区传输信息。

导弹也无法做到发射后不管,且不能确定美国人是否会在导弹发射升空后击毁我临空侦察卫星。因此这种方式用来发展应急产品可以,但不适合作为主要研究方向。

被动雷达制导需要目标用远程雷达搜索弹头,这样才能实现对目标的定位,当打击承担远程导弹拦截任务的巡洋舰、驱逐舰时可以采用这种方法,其他军舰由于不具备搜索远程高空小目标的能力,很可能反而会关闭对空警戒雷达,使弹头无法发现目标。因此不适合单独作为高空制导手段,而应与其他方式配合使用,对抗敌方的电子干扰。

多模态微波制导是一种新的制导技术,它通常用于地球物理探测,主要的观测仪器包括微波辐射计、微波散射计和微波高度计。微波辐射计主要用于探测土壤温度、降水、大气水汽含量、积雪、土壤成分、海面温度;还可以得到植被生长情况,对农作物进行估产。地物的微波辐射机理不同于地物对雷达电波的反射,它一方面同地物的物理温度相关,这与红外辐射类似;另一方面又同地物表面材料对该频段微波的反射能力成反比,这是因为地物对电波反射能力越强,其吸收能力就越弱,从而其自身的微波辐射就越弱。我国电波研究所在1992年10月10日进行了首次微波辐射计对飞机的探测试验,证实其对飞机的探测是可行的,对于涂有吸波涂料的隐身飞机探测效果更佳。

99年发表的《海洋船舶的微波辐射遥感研究》讨论了海洋、天空及陆地等背景微波辐射特性,给出了计算船舶目标与海洋背景的天线温度对比度的公式,并给出8mm及3mm波段在几种背景的辐射温度曲线和不同高度下的海上目标的天线温度对比度的计算和测量数据,介绍了毫米波辐射计探测海上船舶的实用的试验方法以及其应用前景。

微波散射计产生的高频极化能量脉冲发射至地表,脉冲到达地面后,部分入射波经散射返回至散射计,散射强度与海面上的表面张力波和重力波(Bragg散射)的振幅成正比,而这些波又与海面附近的风速有关,根据从不同方向角上测得的雷达后向散射还可以确定风向,故可以推算全球近海面风矢量,可应用于海洋动力研究、海况预测及灾害监测等许多方面。微波高度计根据对高度的测量可获得海浪的有效波高、海洋环流等海洋动力学参数。

我国空间中从2001年底开始在863-13主题的支持下,开展高空间分辨率的X波段综合孔径微波辐射计的研制,成像精度达到厘米级。神州四号上搭载了利用我国独创技术研制的多模态微波遥感器,集成了三种仪器的功能,重量仅100多千克,不足国外系统的一半。

船舶表面与表层海水的材料截然不同,对微波的反射能力差距巨大;微波辐射计不受其他电信号的直接干扰,难以通过电子干扰手段进行对抗;大型军舰体积庞大,长度在150-350米之间,是巨大的微波辐射黑体,容易与水面区分,这些都为多模态微波遥感制导创造了条件。微波辐射计可能用于分析物体表面材料和温度,区分水面与船舶。微波散射计测量水面的表面张力波和重力波振幅,可能用于区分海面和舰艇尾流。

微波高度计测量弹头高度,弹载控制系统可根据与目标的相对位置来对照参考发射时装填的目标初始位置,排除其他舰艇。美军可采用舰艇喷雾技术来用水雾遮挡舰艇,但是即便如此,也无法模拟水面的表面张力波和重力波振幅,从而可以被微波散射计识别。

根据资料判断,我国反舰弹道导弹弹头的低空机动范围根据气动控制方式的不同和是否安装发动机在20-60-150千米之间,弹头从结束高空制导段到开始低空制导段,间隔时间超过40秒。这段时间内目标最大机动范围1千米,弹头惯导飞行误差 160米,因此高空制导段必须将15-42千米的系统误差缩小到18-55千米以内。

由此可以看出,当初始定位误差小于6千米或者弹头低空机动距离超过60千米,导弹的高空制导即使无法进行也可以最终打击目标。当导弹的低空机动范围在20千米时,需要四颗导弹才能覆盖目标可能的机动区域(在此只考虑初始定位误差小于30千米的情况)。

陆基X波段导弹跟踪雷达(GBR雷达)对弹头的发现/搜索距离为530/320千米,对侧面为800/500—1000/600千米,美国海基X波段导弹跟踪雷达(SBR)的性能与GBR雷达相似,推断其发现距离同样为530千米。

虽然SBR雷达可以在海上机动,但是毫无自卫能力,无法脱离舰队保护;航母舰队要保护 SBR雷达就只能以5节的速度机动,基本被限制在固定海域,所以假定该雷达不会参与与我军的战斗。即使SBR雷达参战,由于不能脱离舰队保护,所以它只能呆在航母群内部。与前出200千米的驱逐舰AN/SPY-1E雷达相比,对弹头的实际发现距离基本相当。

推测美军不会为了几十千米的探测距离优势令整个航母群丧失快速机动能力,因裁判段SBR 不参战,由琉球、南朝鲜的GBR雷达代替。GBR雷达对弹头侧面的发现距离在800-1000千米之间,我军弹道导弹的发射地点只要在赣州以南,弹道轨迹与GBR雷达的距离就在750千米以上,从海南发射则是1100千米,再加上强烈的电子干扰,其能否发现导弹弹头还是问题,更不要说进行跟踪提供弹道数据。因此判定,SMD系统只能用AN/SPY-1E雷达搜索/跟踪目标。

GBR雷达平均功率170千瓦,AN/SPY-1E雷达平均功率约为80千瓦,仅为GBR雷达的47%,但是AN/SPY-1E雷达是S波段,同等功率下探测距离比X波段要增加不少。

例如德国APAR雷达采用X波段,平均功率16千瓦,探测距离150千米,英国Sampson雷达采用S波段,平均功率25千瓦,探测距离400千米,两者同等功率下探测距离相差60%。

因此判断AN/SPY-1E雷达对反舰导弹弹头在无电子干扰的情况下正面发现/跟踪距离为400/250千米,侧面发现/跟踪距离为600/350—780/480千米。AN/SPY-1D(V)雷达2000千米横向距离分辨率48千米,角波束宽1.5度,假定方位跟踪角0.5度,在200-400千米时对目标的横向定位误差就是8-17千米。AN/SPY-1E雷达可以在S/C双波段工作,假定S波段误差与AN/SPY-1D(V)雷达相同,C波段在200-400千米时对目标的横向定位误差为5-10千米。

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