国外防空武器建构原则及发展趋势

学术   2024-11-04 23:02   山东  

  

 

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来源:俄罗斯《军事思想》期刊2023年第12期

作者:P.A. 索季诺夫,V.I. 多布里坚,A.S. 乌拉诺夫

编译:戴卫青

转自:空天防御在线


0 引言


     

当前,防空导弹武器仍然是对付空袭兵器的主要装备。同时,空袭兵器本身也在不断完善。发展的辩证规律促使防空导弹武器得到相应的完善,并且基于新的物理原理出现了主动防空的装备,与防空导弹武器和高射炮系统一起构成了整个防空武器类别。

从组织部队集群防空、经济要地和基础设施要地防空的角度来看,最为重要的科学和实践任务不仅包括研究敌方所用空袭兵器的组成、战技指标和使用方式,还包括分析国外防空武器的构造和作战能力。

尽管俄罗斯在防空武器研发领域的科学和工程思维方面处于领先地位,但是了解国外现有和未来防空武器所采用的技术方案特点,可以在很大程度上帮助缩短俄罗斯新型防空导弹系统的研发周期,降低研发成本,选择最佳设计方案,制定和论证其使用战术,促进俄罗斯军事科学和军事技术潜力的发展。

本文是依据多项研究成果编写而成,在进行这些研究时,作者分析了10个国家12家主要制造商研制的48种不同射程的防空导弹武器,以及49种其它类型的防空武器,其中包括32种基于全新物理原理设计的防空武器[1-2]。

我们将先进防空武器理解为能够进行升级的现役武器和在研武器。为了建立统一的概念基础,我们认为,“防空导弹武器”这一术语包括防空导弹系统(传统意义上的火力系统,是用于对空中目标进行射击和杀伤所必需的最小的一套功能装备,包括目标监视设备、防空导弹制导设备和杀伤性武器——防空导弹)和防空导弹综合系统(可理解为由一个统一的控制设备(控制模块)集成的多个防空导弹系统的总合,该控制设备主要用于协调防空导弹系统的行动并为其分配目标)。

国外空袭兵器最近十年的主要发展趋势是:大量使用各种无人机,包括外军大量装备低成本迷你型和微型无人机;广泛使用各种射程的弹道导弹和火箭弹;出现高超声速武器。

防空武器的系统性构建特点由其用途决定,而其用途又决定了防空武器的作战使用条件,包括该型防空武器需要拦截的空袭兵器的类型。

通常根据其杀伤空气动力目标的最大斜距对防空武器进行分类。在本文中,按照以下标准对国外的地面防空武器进行分类(见附表):

超近程防空武器:8 km以内;

末端防空武器:8~15 km;

近程防空武器:15~40 km;

中程防空武器:40~200 km;

远程防空武器:200 km以上。

1 超近程防空武器


     


超近程防空武器目前是一种新兴武器,用于为小型要地提供直接掩护,避免其受到低空飞行的小型空袭兵器的攻击,后者包括轻型无人机、制导航空弹药、火箭弹,以及新型目标——迷你无人机蜂群或微型无人机蜂群(见附表)。

通过分析国外主要制造商研制中的超近程防空武器,可以看出,从对抗空中目标的方法(物理作用因素)来看,其种类是多种多样的。

鉴于在大多数情况下,使用防空导弹对付上述目标类型不符合“导弹-目标成本”准则,因此国外的超近程防空武器主要基于采用遥控引爆弹(弹药),或使用非火力目标毁伤装备(激光武器系统和高功率微波武器系统)进行研发。此外,电子压制系统和专用无人拦截机系统也是此类武器的有机补充。

超近程防空武器作战使用具有以下特定条件:目标探测距离有限,目标在杀伤区内停留时间短。对超近程防空武器的基本要求包括:机动性、尺寸小、质量轻、射速高、生产和使用维护成本低、能够侦察运动中的空中来袭目标。

这些条件和要求决定了国外超近程防空武器的系统技术特点:主要采用红外和/或可见光波段的光电侦察设备(不使用塔架);防空武器的所有要素都安装在同一辆轻型全驱动轮式底盘上;作战高度自动化或全自动化,配备外部控制台。

该类别中的防空导弹武器实际上就是安装在底盘上的便携式防空导弹系统。这种解决方案使得超近程防空导弹武器在保留大部分便携式防空导弹系统优点的同时获得了战术上的优势。这些优势包括:大幅增强系统的机动性,解决部队的行军掩护问题;可将发射装置与光电侦察设备或雷达(较少使用)连接起来;增加系统的弹药量;增强战斗人员的防护;实现在统一防空体系中的自动化作战,从外部获取信息和目标指示,在自动化指控系统中指挥作战行动;增加作战持续时间(而便携式防空导弹系统操作员可能只有几十分钟的开火准备时间)。这些优势最终将影响作战能力指标,提高系统的作战效率。

超近程防空武器(包括在研武器)种类繁多,研发公司数量也日益增长,表明当今世界对此类武器的需求极高。对军事政治威胁和袭击武器发展方向的分析表明,这种需求至少在中期内将持续存在。在该类别中,研发最多的是主要用于对抗无人机的非火力系统。在这些系统中,最具前景的是激光武器系统,其优势主要体现在需要高射速和低发射成本的近距战斗中,包括对无人机的作用,以及对小型空中目标(炸弹、炮弹)饱和攻击的反击。可以推断,随着激光武器系统研制技术的发展,这些系统将在超近程防空武器类别中占据主导地位,挤压传统类型的防空武器。

不排除会出现采用新型杀伤效应的非火力系统,例如粒子束武器系统。与此同时,作为防御空中和地面来袭武器的装备,通过采用遥控引爆弹药,传统的高射炮系统仍然具备发展前景。

研制多用途系统也是超近程防空武器的一个可能的发展方向,这些系统能够在同一系统中结合火力和非火力防空装备,杀伤空中、水面和地面目标。

由于超近程防空武器这一类别正处于武器系统的形成阶段,缺乏使用各种火力和非火力装备作战的充分经验,因此其发展的一个方面是必须研究其使用战术,特别是在综合防空体系中的战术,这将有助于为超近程防空武器的发展确定合理的技术方向。

2 末端防空武器


     


作为一种武器类别,末端防空武器包括为小型要地提供直接掩护,避免其受到低空飞行的空袭兵器——轻型无人机、制导航空弹药、直升机、巡航导弹——打击的防空导弹系统,防空导弹可以根据成本准则摧毁上述目标(见附表)。

在此类防空武器中,经常结合火炮和导弹武器,组成弹炮结合防空系统。在这一类别的国外防空武器中,研发导弹-激光系统是一个有发展前景的方向。

对该类别防空武器作战使用的条件和要求与超近程防空武器相似。构建国外末端防空导弹武器的系统技术特征包括:采用红外和/或可见光波段的光电侦察设备,结合基于孔径天线的搜索雷达(不使用塔架),从而提高防空导弹系统的抗干扰能力;导弹采用倾斜发射,可减少导弹控制回路中的过渡时间;采用红外或半主动激光导引头的自制导导弹,可提高防空导弹系统的火力效率;使用中截面较小的导弹,以增加防空导弹系统的弹药量;系统的所有要素都放置在同一辆轮式底盘上,从而可降低防空导弹系统的成本,缩短展开时间,并可在行进中遂行作战(侦察和射击);作战高度自动化或完全自动化,减少了反应时间,提高了火力效率。

国外末端防空武器的发展趋势包括完善控制算法,实现在行进中开火,以及研发激光武器系统。

关于其余类别的国外防空武器,本文仅限于讨论防空导弹武器。

3 近程防空导弹武器


     

作为一种武器类别,近程防空导弹武器包括用于在15~40 km的最大距离、10~15 km的高度范围内拦截各类空中目标的防空导弹系统(见附表)。国外近程防空导弹武器用于组织要地防空和区域防空(较少使用)。鉴于有人驾驶战机进入防空导弹武器火力区域的概率较小,未来近程防空导弹武器的主要用途仍然是摧毁小型高速空气动力目标,特别是低空目标,如巡航导弹、无人机和小型弹道目标。

研制此类防空导弹武器的目的是,在高强度的电子对抗环境中,当地物回波对雷达设备低空工作干扰较大,并考虑到大量使用无人机的成本相对较低时,可确保对展开饱和攻击的上述各类型目标进行拦截。

构建近程防空导弹武器时,需要确保防空部队具备在动态变化的空情态势下的高度机动性和行动自主性,以便执行高效机动,为指定对象提供掩护,避免其遭受突然空袭,同时保持在网络中心防御体系中的一般可控性。

近程防空导弹武器的发展趋势包括缩短反应时间和提高火力效率。同时,产品的架构应满足要求,优先保证防御所用资源的价值(地面装备和被消耗导弹的成本)与相对较低的目标(主要是无人机)价值之间的平衡。

为了实现上述要求,国外构建先进近程防空导弹武器的主要原则包括:采用馈通型多功能厘米波相控阵搜索雷达,通常安装在快速展开塔架上,可在统一防御体系中的指定扇区(区域)内检测和跟踪目标,并向发射装置提供坐标信息,以便发射导弹并为导弹提供制导。将塔架纳入雷达系统,是因为需要在不同的下垫面地形条件下侦察低空和超低空目标,以满足所需的探测距离;导弹使用复合飞控体制(惯性制导,根据雷达数据进行修正,以及使用主动雷达导引头和多波段导引头进行自制导)。这种制导方法可以提高防空导弹系统的火力效率,对近程拦截至关重要,并且不需要在防空导弹系统中单独设置射击雷达。

通过将各种设备安装在最少数量的一套机动平台上(有时安装在一辆轮式底盘车辆上),可确保系统的高机动性;在不同的武器系统中使用通用装备(雷达、控制模块和防空导弹),并通过升级红外制导机载导弹来研制防空导弹,可保证系统的多功能性。

4 中程防空导弹武器


     


作为一种武器类别,中程防空导弹武器包括用于在40~200 km距离、最大25~30 km高度范围内拦截各类空袭兵器的防空导弹系统(见附表)。国外中程防空导弹武器被用于组织区域和国土防空。其主要目标是有人驾驶战机、重型和中型无人机、气动弹道导弹、以及在中高空和平流层中作战的战术弹道导弹和战役-战术弹道导弹。

国外中程防空导弹武器研制者的主要任务之一是,研制出可在电子干扰条件下拦截高速、小型空中目标(主要是战术弹道导弹、战役-战术弹道导弹及其弹头),并保留对空气动力学目标拦截能力的,具备高生存性的拦截武器。为了完成这一任务,需要对防空导弹实施精确制导,并确保可对目标进行动能拦截。为此,中程防空导弹武器中将采用:高性能多功能厘米波有源相控阵雷达、配备雷达(亚厘米波)和/或红外导引头,可在末制导段采用燃气动力控制和/或使用火箭发动机二次脉冲的小型、轻质防空导弹。

国外中程防空导弹武器采用复合制导体制:在大部分轨迹段采用惯性制导与适应性修正(根据目标机动),末段采用自制导。导弹的战斗部将根据被拦截目标的类型和弹目交会条件,在动能杀伤和破片爆炸两种模式之间切换。

国外中程防空导弹武器架构和构建原则的后续完善可能与近年来外军正在实施的多军兵种部队跨域(混合)作战构想有关,该构想基于进一步提高情报透明度和所有战斗过程的自动化。这一策略在中期将改变国外的防空导弹武器设计理念,使其朝着研制独立的、网络中心化的火力和侦察装备,以及网络化指控设备的方向发展。由此,传统的防空导弹武器系统概念可能仅在使用维护阶段和组织作战时保持,而在作战过程中,单个防空导弹武器装备将成为统一分布式作战网络的独立元素。

5 远程防空导弹武器


     


作为一种武器类别,远程防空导弹武器包括用于在中高空和平流层,在200 km以远距离拦截空中目标的防空导弹系统(见附表)。该类别武器用于组织区域和国土防空。该类别防空导弹武器的主要空中威胁包括接近武器使用边界的战略轰炸机、在巡逻区域作战的预警机、空中指挥所和电子战飞机。远程防空导弹武器还用于在战区内组织非战略性的要地和区域反导防御,拦截战役-战术弹道导弹和洲际导弹的弹头。

远程防空导弹武器在国外没有代表性。目前,除俄罗斯以外,没有任何国家在批生产远程防空导弹系统(以色列、中国和土耳其正在进行试验设计工作)。因此,需要远程防空导弹武器的国家正在考虑从俄罗斯购买。目前,S-400防空导弹系统已经交付给白俄罗斯、印度、中国和土耳其。许多国家表示有意购买S-400系统(伊朗和沙特阿拉伯)和S-500系统(印度)。

从远程防空导弹武器的用途可知,最需要它的是领土辽阔的国家,其潜在的空中威胁来自拥有高度发达的空军力量的国家(例如美国或北约)。

根据S-400防空导弹系统的架构,远程防空导弹武器的典型特点包括:双层侦察和指挥组织;系统中包括远程预警雷达,使用全高度雷达系统;使用多种不同射程的防空导弹;远程防空导弹采用主动雷达导引头以确保超视距拦截。

远程防空导弹武器的主要改进方向是提高对弹道目标、气动弹道高超声速目标和低轨卫星的拦截能力。

6 舰载防空导弹武器


     


舰载防空导弹武器用于舰船的自卫、集体防空和战术反导防御。某些国外舰载防空导弹武器(例如PAAMS防空导弹系统)可用于沿海地区的区域防空。

与地面防空武器相比,舰载防空导弹武器在抗机械冲击稳定性、抗海水和盐雾腐蚀、布局密度(质量外形特性)和形状因素等方面都有更严格的要求。舰载雷达在水面镜反射和漫反射自身信号的条件下工作。此外,这些系统应该能在海浪波动条件下侦察和射击目标。

此类防空导弹武器主要用于对抗低空和超低空来袭兵器(主要是各种反舰导弹),包括在可降低探测距离,对系统反应时间和火力效率要求更严格的海浪波动条件下作战。舰载防空导弹武器的新型目标是反舰弹道导弹。

上述要求和作战使用条件决定了国外舰载防空导弹武器的下列系统技术特点:放弃自身的侦察设备和控制模块,使用相应的舰载通用系统;高射速;采用含主动雷达导引头(一些系统还配备被动红外通道)的自制导垂发防空导弹。

国外舰载防空导弹武器的发展将趋向于构建通用系统,以同时解决防空和非战略反导任务。

在此过程中,还将研制某些射程更远的系统,以便在执行舰队自卫任务之外,还能够执行沿海地区的防空任务,后者在进行海上登陆作战时尤为重要,因为此时很难或根本无法部署地面防空装备。

此外,研制更为通用的导弹系统也是舰载防空导弹武器发展的优先方向之一。这些导弹系统可杀伤空中、水面和地面目标,因此只需在舰船上部署一种导弹武器而不是多种。

7 结束语


     


综上,客观地说,在现代国外防空导弹武器的研制中,采用了许多高科技组件,包括氮化镓半导体仪器、燃气动力发动机、红外接收矩阵,以及光学导引头视窗的蓝宝石玻璃等。使俄罗斯防空导弹武器达到相似的战技性能——特别是在全面贸易制裁的条件下——是一项重要而艰巨的技术任务。

国外防空导弹武器发展的主要方向包括:研制数字化的有源相控阵雷达;通过采用带有光学导引头的超机动防空导弹实现动能拦截;放弃防空系统的架构,转而采用分布式网络化的,由人工智能算法控制的侦察、信息和火力设备基础设施;以及发展基于新的物理原理的防空武器。在选择俄罗斯防空武器的改进方向时,上述这些都是非常重要的。

近年来,外军正在实施构建国家和地区防空系统以及战术反导系统的构想,尤其是向网络中心化防空和反导过渡,以及进一步发展为跨域(混合)同步作战,这些都将在中期改变国外防空导弹武器的研制理念,使其朝着研发独立的网络中心化火力和侦察装备,以及网络化指控设备的方向发展。

因此,可以得出结论,西方国家主要制造商研制的防空武器(包括防空导弹武器)已经构成高科技武器的集合,其特点是多层次的拦截高度和距离、多频段电磁辐射,多种对目标的物理毁伤原理,以及多样化的导弹制导和控制方法,具有极大的发展潜力。

附表 国外先进防空武器构建和发展方向

系统技术特点


Принципы построения, тенденции и перспективы развития зарубежного зенитного оружия





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