美国标准-6型舰载防空导弹革新技术——高抛弹道

2015-10-16
来源:科普中国

随着国防现代化建设的推进,我国的装备发展日新月异,在舰载防空导弹方面,也取得了举世瞩目的成绩。例如在我国的抗战胜利70周年阅兵上,就曾出现多款先进的舰载防空导弹,其中不乏具备区域防空能力的防空弹。但与此同时,我国舰载防空导弹同世界先进水平仍然存在着不小的差距。而标准-6型防空导弹,就是其中的代表。

   “标准”-6防空导弹的弹长为6.58米,弹径为343毫米,翼展1080毫米,该导弹总体上沿用了“标准”-2导弹的设计外形和成熟的硬件部分。尤其是弹体和推进系统,“标准”-6导弹的外形与“标准”-2Block 4导弹非常相似。该导弹采用MK72固体火箭助推器和MK-104双推力固体火箭发动机,它们都已经在“标准”-2Block4和“标准”-3导弹中应用。“标准”-6的战斗部为MK125高爆破片杀伤战斗部,该战斗部为标准系列导弹所通用。

   这种导弹最为主要的设计目的,就是为了应对20世纪90年代开始兴起的超低空掠海飞行的反舰导弹威胁。自从冷战末期超低空突防成为进攻方首选的打击方式以来,这种利用天然的物理规律的突防手段令世界各个强国感到不寒而栗,看似完善的防空体系在贴着地面飞来的攻击者面前如同形同虚设,如果同时攻击者的速度非常快,大多数防空指挥官恐怕只能坐以待毙。

   近岸地区地形复杂,海军水面舰艇容易遭到隐藏在山谷或者隐蔽的工事中的岸防导弹的打击。如果舰艇部署过于靠前,在借着地形隐藏的敌人面前,防空导弹的射程将被雷达的盲区大大压缩。因此,在这个问题解决以前,面对有较完善岸防体系的国家,靠前部署防空舰艇,不得不慎之又慎。

   同样,受制于地球曲率的限制,舰载防空系统拦截30千米以外的地空目标更是难上加难。虽然现在大型水面舰艇的末端拦截手段花样繁多,从“标准”-2、“红旗”-16这样的中程防空导弹到“海拉姆”、“密集阵”、730加特林炮一样的近防系统,在大型水面舰艇周围构筑了一层层火网。

   但是在逐渐兴起的超低空超音速配合末端机动的反舰导弹面前,近防系统的反应时间被大大压缩,美军的“标准”-2防空导弹拦截超低空突入的靶机试验中,靶机是在15千米左右击毁的。可见对于这一类低空、小雷达截面积的目标,杀伤距离相对于泛泛而谈的指标,有很大缩水。

   “标准”-6采用了多项技术革新,解决了区域防空弹无法拦截海平面以下反舰导弹的问题。其中一个技术就是高抛弹道。高抛弹道现在是空空和地空导弹设计者们十分钟爱的一种增加导弹射程的方式,这种弹道相比于普通弹道,最大的特点就是弹道的弧度较大,而且弹道制高点较高。导弹发射后,先向上爬升至弹道制高点,增加导弹的势能,然后改变姿态向下俯冲。采用普通弹道的导弹,完成动力段飞行以后,由于空气阻力的影响,速度会越来越慢,而导弹的机动主要靠舵面偏转来进行控制。

   导弹的速度如果过慢,那么气动舵面的控制效率将大大降低,严重影响导弹的机动能力,进而对导弹的实际命中率产生十分不利的影响。而高抛弹道则不然,就能量利用理论来说,高炮弹道是把发动机点火后赋予导弹的动能以势能的形式储存了起来。当导弹向下俯冲时,由于受到重力的作用,导弹速度会越来越快,动能会越来越足,相比于普通弹道,极大地增加了末端机动能力和精度。

   高抛弹道虽然增程效果明显,但是技术难度也显而易见。相比于普通弹道,高抛弹道是在导弹发射之初加入预制抛射角,从弹道制高点开始下降的过程中根据目标的机动做出相应机动,弹道末端导弹的速度极快,因此对于导弹导引头的精度要求比采用常规弹道的导弹苛刻得多,雷声公司通过采用AIM-120D的导引头技术使得“标准”-6导引头的精度和抗干扰能力达到了极高的水平。

   但是必须指出的是,采用高抛导弹对于“标准”-6来说,不仅仅是增程这么简单,导弹在高空飞行的时间长有利于维持弹舰通信,如果在主动雷达导引头开机前都由舰艇来进行制导,那么无疑会极大减轻预警机的负荷,进而降低成本,这或许是“标准”-6方案替代“标准”-5方案所采用的技术途径。

   在“标准”-6的作战过程中,预警机并不与导弹进行通信,预警机在整个作战体系中,被当做舰艇的补盲雷达来使用。预警机探测到位于舰载雷达盲区(如海平面以下和近岸地区的山谷)的目标,通过CEC发给导弹载舰,这时CEC系统经过计算,确定由哪艘舰艇发射导弹。导弹发射后,爬升至弹道最高点,这时舰艇根据预警机传来的目标和导弹的方位数据通过计算形成制导指令,发给飞行高度仍然较高并且处于中制导阶段的“标准”-6导弹。

   直到主动导引头开机以前,导弹必须保持一定的高度以保证制导指令传输途径不被地形障碍所遮挡,当到达主动导引头开机距离,进行导弹将进行中末制导交班,此时的导弹会一头扎进低空摧毁目标。

   可以看出,“标准”-6整个作战过程规划的十分合理,很好地平衡了各个系统的工作量,相比于以前的舰队防空任务,预警机仍然只负责探测目标,其任务并没有发生质的变化,并没有为完成一项任务而使整个系统变得过于复杂,实现了梦寐以求的超地平线拦截,并且成功地控制了成本。通过最大限度地采用“标准”-2和AIM-120D的技术,标准-6批量生产后,每发导弹的单价可以控制在200万美元左右。

   设计人员独具匠心地通过采用高抛弹道来保证弹舰通信,一箭双雕地解决了增程和不过分增加系统复杂度对导弹进行制导的难题,设计思想十分值得借鉴,笔者大胆猜测,后发国家实现超地平线拦截,也必然会采用这种两全其美的弹道规划思路。“标准”-6导弹的经验,是非常值得我们学习的。


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