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13馬赫對5馬赫還是攔不住,美國反導系統和中國超高速飛彈的較量

作者:萬乘之尊

東風-17高超音速飛彈是世界上第一枚不可攔截的反精确打擊武器,2019年首次亮相,給世界帶來了一個打擊,也是迄今為止最強大的進攻性武器,前美國太平洋司令部司令哈裡斯聲稱,中國的高超音速技術已經超過美國,美國戰略司令部司令海騰認為,中國的高超音速武器是對美國毫無防備的威脅。攔截東風-17高超音速飛彈已成為未來幾年美國飛彈防禦局最關心的問題。

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一:美國飛彈防禦系統的發展

彈道飛彈有一個鮮明的特點,即采用垂直發射方式,盡量縮短大氣層的飛行時間,發動機工作彈頭無動力後要依靠動能沿預定的抛物線彈道飛行,彈道飛彈飛行速度快,稍有機動性即可偏離幾十公裡, 中國的東風-1.東風-2,東風-3.東風-4.東風-5.東風-11.東風-15.東風-21和東風-31都是第一代彈道飛彈,幾乎所有的現役彈道飛彈都使用這種型号。彈道飛彈不是機動的,是以更容易對付,而中國的第二代彈道飛彈是東風-21D和東風-26飛彈,它們具有末端校正彈道的控制面,具有一定的機動性,使敵人的防禦更加困難。然而,中國的東風-21D和東風-26飛彈在40公裡的高度具有相對機動性,并且在高于抛物線的高度沒有任何機動性。

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冷戰期間,美國部署了"衛兵"戰略反導系統,但制導精度太低,隻能使用10萬噸核彈頭,但核彈頭在自己地區引爆有嚴重的核污染和電磁脈沖破壞,不值得損失,最後在197年關閉了六年, 1983年3月,裡根政府提出"星球大戰計劃",該計劃在發展先進的非核太空立體防禦網絡以攔截來襲的核飛彈後于1993年被放棄,但美國人發射了更新的飛彈防禦系統,分為"戰區飛彈防禦系統"以保護海外美軍和"國家飛彈防禦系統"以保護美國大陸, 經過二十年的艱苦努力,最終建成了"薩德"戰區飛彈系統和"标準"-3飛彈,以及大氣層的"愛國者"-3防空飛彈和"标準"-2防空飛彈系統。

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這些防空飛彈對中國的許多中短程彈道飛彈,特别是薩德飛彈和标準-3防空飛彈構成了嚴重威脅,21世紀是中國海軍的世紀,控制海洋的鬥争是從突破美國用來封鎖中國第一島鍊,随着中國海軍的崛起, 中美鬥争将是一場巨大的海空對抗,美國的飛彈防禦系統使中國的第一代和第二代彈道飛彈面臨困難。為了應對美國的挑戰,中國發射了第三代東風-17飛彈,分為可控舵側尾部助推器和三角形頭部。異常鋒利的彈頭是三個,彼此成60度角。從邊緣圓滑過大到中間,底部略帶弧度,兩側平面相似,彈頭寬1米,長6米,長而薄的比例非常大,是典型的升降波體設計,這樣的形狀大大降低了飛行阻力,

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東風-17的射程約為2200公裡,頭部前部裝有新型雷達導引頭,外殼采用密度和類似空氣的氣凝膠設計,可隔離數千度的高溫,内部采用正常鋁合金結構,由火箭發動機升至60公裡的高度, 然後以10馬赫的速度滑翔到30公裡的高度,最後以4-5馬赫的速度俯沖并不是特别快,但交叉布局的三角形全舵面控制俯仰,滾動和側滑。是一種非常巧妙的彈頭設計,提高了彈頭的升力阻力比,同樣初始速度的升空比越高,跳躍距離越遠,橫向機動性和防空能力越強,高機動性使得攔截幾乎是不可能的,美國滑翔彈頭的升力阻力更大,但由于控制系統設計錯誤, 平飛側滑機動時多次測試失敗。

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彈道飛彈速度快,但彈道很容易預測,巡航飛彈彈道靈活,但速度太低,東風-17高超音速飛彈是這兩種飛彈優勢的結合,東風-17的彈道是在大氣層中全射水中漂浮的彈道飛行,美國"薩阿德"飛彈的攻擊高度為40公裡-150公裡, 東風-17高超音速飛彈的最高時速為8.24馬赫,射程為200公裡,理論上具有一定的攔截機率,但東風-17飛彈在40公裡的高度開始俯沖,"薩德"飛彈完全無力飛行40公裡以下的物體,SAAD"飛彈TPI-2主動相控陣雷達制導定律是預測目标軌迹, 非機動彈道飛彈的軌道參數是完全固定的,可以引導飛彈攔截,但面對在大氣層上蹿下跳躍的東風-17,與速度快、機動性高結合的飛彈沒有太大關系。

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美國飛彈防禦局計劃将蒂科諾加級巡洋艦和阿利·伯克級驅逐艦上的SPY-1相控陣雷達軟體和硬體更新為東風-17高超音速飛彈近空攔截器的标準-3和标準6型反導攔截系統,标準-3反導飛彈的射程和高空完全符合戰術要求。然而,要攔截助推器滑翔模式的高超音速飛彈,标準-3品質隻有20公斤的戰鬥部門,在标準-3離開大氣層時,第一級和第二級飛彈全部脫落,但在相鄰的空間整流器無法甩掉,沒有整流器紅外探測裝置就無法打開, 是以,标準-3必須增加戰鬥重量,進而縮短射程和高射程。對攔截器最重要的要求是到達100公裡高空層的上邊界,因為東風-17高超音速飛彈會在這個高度遠距離飛行。

二、宙斯盾飛彈防禦系統

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20世紀70年代末,美國設計了宙斯盾系統,抵禦蘇聯反艦飛彈的飽和攻擊,第一艘Tycondroga級巡洋艦CG-47 Ticondroga于1983年1月22日分四個階段投入使用,控制雷達上的軍艦象征着軍艦的超能力,宙斯盾系統最初安裝在核動力巡洋艦上,後來安裝在Ticondroga級巡洋艦上, 從CG-47到CG-73共建造了27艘船。使用Mk-26雙臂飛彈發射器的CG-47至CG-51在2004年至2005年間退役,目前服役的22架配備了Mk-41垂直發射器,CG-47至CG-58安裝了SPY-1A相控陣雷達,CG-59至CG-64配備了輕型SPY-1B相控陣雷達,CG-65至CG-73安裝了更新的SPY-1B相控陣雷達。

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20世紀80年代,美國海軍開始了新的驅逐艦研制計劃,在學習了提康德羅加級巡洋艦的操作和建造經驗後,新一代驅逐艦當然也采用了宙斯盾系統,1985年4月,新型DDG-51驅逐艦開始建造,第一艘驅逐艦伯克号于9月16日下水, 1989年,更新後的SPY-1D相控陣雷達在其前方的上部結構上以45度角居中,使雷達視圖不被遮擋。後部上層建築包含煙囪,非常薄和長,是最後一艘雲杉級驅逐艦DD-985 Cousin于2005年9月21日退役後建造的唯一一艘美國海軍驅逐艦。

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第一艘伯克級驅逐艦分别是DDG-51到DDG-71,共有21艘,這批沒有配備直升機庫,隻有該艦有飛行甲闆,隻提供直升機懸挂着陸加油,而不是與船一起出海,從DDG-72到DDG-78是第二批,主要改進是增加了聯合戰術情報配置設定系統, DDG-79 奧斯卡。奧斯汀号開始做出一些重要的改進,最引人注目的是增加了兩個直升機倉庫,最初安裝在該位置的Mk-41垂直飛彈發射器被擡起以拆除煙囪後面的兩個四聯裝魚叉飛彈發射器,面向雷達天線天線也向上,美國海軍在1996年之前擁有34艘配備宙斯盾的艦艇,但沒有彈道飛彈。 到2010年,配備宙斯盾的船隻數量翻了一番,達到68艘。其中18個擁有彈道飛彈防禦系統,

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日本是美國以外第一個擁有宙斯盾的國家,在1990年至1998年間,海上自衛隊建造并接收了四艘金剛級驅逐艦(DDG-173至DDG-176)。它在美國明顯高于伯克級,主要是因為面對中國的彈道飛彈威脅,它的任務是擁有一個指揮中心,其武器裝備的類型和數量大緻相同,并且在2004年至2008年期間購買了另外兩艘愛信級驅逐艦(D)DG-177和DDG-178, 日本特别關注彈道飛彈防禦能力,在2007年至2010年間,南韓建造了自己的三艘世宗級女神驅逐艦(DDG-991,DDG-992和DDG-993)。加上大量國産武器裝備,這些改裝也給世宗王級驅逐艦增加了不少重量,使其滿載排水量完全突破了1萬噸大關,成為伯克級驅逐艦家族噸位最大的成員。

三、開發用于宙斯盾飛彈防禦系統的飛彈

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宙斯盾系統最初旨在應對空中和反艦飛彈的威脅,這些飛彈對少量來襲飛彈的能力相當強,但彈道飛彈是一種新興的威脅,宙斯盾系統的有效性在很大程度上是未知的,随着宙斯盾系統的更新,美國海軍的彈道飛彈和巡航飛彈防禦能力不斷提高。 2008年1月底,美軍發現其USA-193衛星失控并可能墜毀,造成衛星在墜機過程中洩漏的劇毒燃料受損 美軍決定用新開發的标準III摧毀軌道上的衛星,并派出CG-70伊利湖巡洋艦用2月20日發射的标準III飛彈摧毀失控的衛星, 2008. 任務的成功使提康德羅加級巡洋艦具有可以向上延伸到大氣層邊緣的防空能力。

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美國海軍中遠端防空飛彈分為兩大類,一種是負責中程區域防空标準型1型飛彈和由其演化而來的标準型2型飛彈,軍号以RIM-66為主,再細分為A-M亞型,另一種是加标帶推進器的增程飛彈, 軍用編号RIM-67,該型号由A型發展到E型,第一枚标準1型飛彈于1965年試射成功,兩年後,編号RIM-66A,第一批子投标人是錐形掃描天線。第四批是生産最多的型号,改進的重點是加強電子反作用能力,第五批由于修改太多,是以新編号RIM-66B,采用平闆掃描天線和新型Mk56雙推力火箭發動機,射程和高度分别提高了45%和25%,以比對宙斯盾系統, 第六批标準1型飛彈改裝為标準型2型中程飛彈

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第一批标準型2型中程飛彈,編号為RIM-66C,于1978年開始量産,1983年停産,不再采用全雷達照明半主動制導,而是結合慣性導航、指令制導和末端半主動雷達照明,可控制飛彈飛行到預定攔截點附近,RIM-67C屬于第二批标準型2型射程增程飛彈, 新型MK70助推器使飛彈射程驚人地增長,達到185公裡遠,AN/Spy-1雷達可以同時指揮多枚飛彈對抗多個機載目标,射程比标準型1高出60%,無需充分利用照明雷達,第二批改進的重點是改用新型Mk104火箭發動機,其射程增加可達最大功率的兩倍照明雷達的有效射程,第三批是減少的體積,垂直發射系統是RIM-66M,最着名的是縮短和無尾的MK72矢量推力控制助推器。

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1994年,美國海軍發射了第四批用于防禦戰區彈道飛彈的RIM-156B,RIM-156B和A型的差別是使用雙模RF/INFRA發現器和原定于2003年投入使用的新型自動導航系統,但整個美國飛彈防禦計劃被逆轉,導緻RIM-156B計劃被取消。相反,它更适合在大氣邊緣的高空攔截RIM-161,RIM-161由于其修改幅度而更名為标準III,是以終端導軌沒有使用過去标準飛彈的半主動雷達方法,而是使用非常鋒利的紅外探測器。其次,彈頭還被沖擊攔截法取代摧毀目标,标準的"-3IA/B批次最大速度為8.8馬赫,射程為900公裡,1IA批次飛彈最高速度為13.2馬赫,射程為1500公裡,

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美國海軍基于RIM-156,開發了一種基于RIM-156的增程防空飛彈或标準6,由于其80公裡高的彈道飛彈防禦系統,不适合大氣中的飛機或巡航飛彈等目标 2008年2月,它正式成立為RIM-174A,并于2009年開始小批量生産, 雖然标準-6艦對空飛彈的最大射程約為34公裡,距離相鄰空間層的上邊界還有很長的路要走。在10-12馬赫時,近爆引信很難在這樣的速度下精确引爆,甚至爆炸産生的600到1300秒的碎片也無法摧毀高超音速飛彈,如果将Standard-6提高到100公裡高,那麼它們應該被加粗成類似于Standard-3的厚厚的第一級和第二級機身, 增加飛彈的動能和勢能,其次是動能碰撞作戰部,

四、美國飛彈防禦系統與中國的高超音速武器

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東風-17高超音速飛彈在"近空"的射程為30至100公裡,那裡的大氣層極薄,但飛彈仍能保持極高速飛行,射程為1500公裡的彈道飛彈飛行1400公裡後,它沖入大氣層并進入攔截飛彈的射程,但東風-17高超音速飛彈在900公裡處進入附近空間, 這意味着彈道飛彈防禦系統的預警時間更短,甚至不夠。傳統的雷達探測飛機探測高度較低,附近空間飛行器沒有探測能力,雷達無法識别包裹在附近空間高溫大氣等離子層中的高超音速飛彈,等離子體基團會被雷達确定為雷電現象,

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然後飛彈将在這個高度飛行數百公裡,美軍無法發射标準-3飛彈攔截,因為飛彈在這個高度會遇到相當大的大氣阻力,制導雷達将無法啟動,甚至無法操作,無法發射标準-6攔截,因為這個高度對于标準-6來說太高了, 除了彈道飛彈防禦系統的計算方案是針對彈道飛彈的,很難預測東風-17高超音速飛彈接下來将如何飛行,就目前而言,美國的彈道飛彈防禦系統無法有效攔截東風-17高超音速飛彈,辛勤工作的彈道飛彈防禦系統二十年來正面臨"零危機", 當然,東風-17型高超音速飛彈并非完全不可能攔截,如果其上升段攔截率很高,到中段攔截率很低,一旦進入相鄰空間段攔截率為零,

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東風-17型高超音速飛彈最大的弱點是彈頭沒有發動機,飛行速度繼續減慢,末端速度越來越低,美國提出了區域滑翔階段武器系統,希望提高近空段攔截率,但從目前來看,中國的步伐要快得多, 美國仍處于設想階段,東風-17型高超音速飛彈已經是散裝裝備,按照我國武器裝備發展法,下一代高超音速飛彈一直在研發過程中。新一代高超音速飛彈可以從射程為2000公裡的正常飛彈過渡到射程為1萬公裡的戰略飛彈,而增壓器部分必須降低天基偵察衛星紅外傳感器探測的可能性,隻要彈頭配備超易燃沖壓發動機,使高超音速飛彈始終以5~10赫茲的速度飛行, 使未來的天基雷射器或動力學攔截器攔截器幾乎不可能。

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