美国陆军反导利器:“萨德”系统发展
2023年伊始,朝鲜的武器发展就动作频频,先是1月6日进行了自称的“第一次氢弹”试验,随后于2月7日又成功发射了“光明星”-4人造地球卫星,韩日美等国认为此次发射是变相的远程火箭试验。为了应对朝鲜的威胁,韩国总统朴槿惠表示将尽一切努力寻求一切外交途径制裁朝鲜,同时更是考虑要引进美国的“萨德”系统。随后,韩国国防部发言人表示,已启动美国在韩部署“萨德”系统潜在可能性的论证,将重点考察朝鲜的核武器和弹道导弹威胁,以及韩国的国家安全和利益,同时也会考虑对中国的影响。中国外交部副部长张业遂就美韩可能在韩部署“萨德”反导系统表明严正立场,指出此举不利于缓和当前紧张局势,不利于维护地区和平稳定,损害中国战略安全利益,中方对此严重关切并明确反对,希望有关方慎重处理。
“萨德”系统全称为“末段高空区域防空系统”,英文缩写为THAAD,即“Terminal High Altitude Area Defense”的首字母缩写,是美国从20世纪80年代末开始研发的一种可机动部署的弹道导弹末段防御系统,用于保护美国部队、盟军、人口集中区和重要基础设施免受中近程弹道导弹的攻击,该武器系统最初的名称为“战区高层区域防御系统”,英文全称为“Theater High Altitude Area Defense”,首字母缩写也是THAAD。“萨德”系统是美国一体化弹道导弹防御系统的重要组成部分,能同时在大气层内和大气层外对目标实施多次拦截,同时还可为低层拦截系统提供目标指示信息。该系统由洛克希德?马丁公司研制生产,截至2023年7月9日,该公司交付了100枚“萨德”系统的拦截弹。
系统发展概述
“萨德”研制计划始于1987年,2000年开始工程研制,2007年进入生产阶段,2008年5月装备美国陆军。“萨德”系统计划总研制费用约72.12亿美元。其中方案探索与论证阶段为1222万美元,方案验证与确认阶段32亿美元,工程研制阶段为40亿美元。首批部署生产费用为6.19亿美元,包括48枚拦截弹、6套发射装置和2套火控与通信装置。
“萨德”系统最初设计主要用来防御射程大于600千米的近程和中程弹道导弹,2002年底,美国退出《反弹道导弹条约》,美国导弹防御局开始改进“萨德”系统,使其防御能力扩大到对远程及洲际弹道导弹实施末段防御。
系统组成
“萨德”系统由拦截弹、8联装导弹发射装置、X波段监视与跟踪雷达、指挥控制及作战管理通信系统等部分组成。每个“萨德”连有150枚拦截弹、9部发射车、1个战术作战中心、1部雷达以及通信中继装置。每个营除了4个连的设备外,还有附加的2部雷达和2个战术作战中心,以提供系统灵活性和冗余度。
导弹 “萨德”系统拦截弹主要由动能杀伤器、级间段和固体火箭助推器3部分组成。动能杀伤器主要部件有:能产生致命杀伤的钢制头锥、2片蛤壳式保护罩、红外导引头、集成电子设备模块和双组元推进剂姿轨控系统。导引头被装在一个双锥体结构内的一个双轴稳定平台上。钢制头锥上的非冷却蓝宝石板是导引头观测目标的窗口。头锥前面的2片蛤壳式保护罩可保护导引头及其窗口。在大气层内飞行期间,保护罩遮盖在头锥上,以减小气动阻力,保护导引头窗口不受气动加热影响,在导引头开始搜索捕获目标时被抛掉。后锥体用复合材料制造。
“萨德”拦截弹采用预测比例导引,到接近目标前2秒转为比例导引,利用推力矢量控制和空间点的选择来进行制导与控制。在助推段和中段提供弹道优化设计,用这种方法控制拦截器状态矢量,形成适宜的拦截关系,并保证导引头的窗口在设计要求之内。自动驾驶仪提供指令,在助推段用推力矢量控制。在大气层内导引头机动利用姿态控制提供气动升力,在大气层外利用轨控机动。轨控发动机通过拦截器重心,可提供的横向机动能力为5倍重力加速度。位于拦截器后部的4个俯仰偏航和4个滚动的姿态控制发动机在大气层内提供的气动力机动为10倍重力加速度。可在惯性飞行阶段进行极限的姿态控制,在发射到拦截的全过程进行滚动控制。
探测与跟踪 “萨德”系统的雷达为X波段固态相控阵雷达,主要用于探测、跟踪和识别目标,同时跟踪拦截弹并传送目标数据,提供修正的威胁目标图。雷达天线口径为10~12平方米,由大约3万个辐射单元组成,每个辐射单元的功率为5~10瓦,作用距离500千米,频带宽是爱国者雷达的167倍,抗干扰能力更强。
指挥与控制 “萨德”系统的指挥控制及作战管理通信系统(C2BMC)主要负责全面任务规划、威胁评估、确定最佳交战方案以及控制作战等,由战术作战中心、发射控制站和传感器系统接口等组成。指挥和控制系统又被称为火控与通信系统。
战术作战中心是指挥和控制系统连和营的神经中枢。由2辆作战车辆(1部用于作战,1部用于部队训练及作战备份)和2辆通信车组成,内部设备包括1个中央计算机、2个操作台、数据存储器、打印机和传真机等。
传感器系统接口作为独立的车辆,与雷达采用分布式远距离部署,为雷达和指挥控制作战管理与通信系统提供接口。根据作战部队指控命令,传感器系统接口设备可为与其相连的雷达提供直接的任务分配和管理。传输前通过过滤和处理雷达数据,使通信负荷最小化,可通过管理传感器来实现侦察、任务控制、缓和或避免饱和、目标图像确定、作战监视与控制等功能。
发射控制站提供自动数字式数据传输和语音通信连接,完成C2BMC系统内无线电通信功能,还可提供传感器系统接口和发射装置之间的通信线路。内部设备包括除地面天线外的所有无线电子系统。
发射装置 “萨德”系统拦截弹采用倾斜发射。发射车以美国陆军货盘式装弹系统和M1075卡车为基础设计,车高3.25米,长12米。早期设计,每辆发射车可以携带10枚“萨德”拦截弹,目前为8枚装。该发射车与陆军现有的车辆具有通用性,提高了在战场上重新装弹的灵活性。机组人员能在不到30分钟的时间里给发射车重新装弹并准备好重新发射。待命的拦截弹能在接到发射命令后几秒钟内发射。这种货盘式的装弹系统有利于缩小编制。“萨德”系统发射车可用C-141运输机运输,符合系统快速部署、发射和重新装弹要求。车上蓄电池/蓄电池充电分系统可支持发射车连续12天自动工作。 作战过程
“萨德”系统整个作战过程分为侦察、威胁评估、武器分配、交战控制、导弹拦截等步骤。实战时,当预警卫星或其他探测器对敌方发射导弹发出预警后,地基雷达在远距离搜索目标,一旦捕获到目标,即对其进行跟踪,并把跟踪数据传送给C2BMC。在与其他跟踪数据进行相关处理后,指控系统制定出交战计划,确定拦截和分配拦截目标,把目标数据传输到准备发射的拦截弹上,并下达发射命令。拦截弹发射后,首先按惯性制导飞行,随后指控系统指挥地基雷达向拦截弹传送修正的目标数据,对拦截弹进行中段飞行制导。拦截弹在飞向目标的过程中,可以接受一次或多次目标修正数据。拦截弹飞行16秒后助推器关机,动能杀伤器与助推器分离并到达拦截目标的位置。然后,动能杀伤器进行主动寻的飞行,适时抛掉保护罩,杀伤器上导引头开始搜索和捕捉目标,导引头和姿轨控系统把杀伤器引导至目标附近。在拦截目标前,导引头处理目标图像、确定瞄准点、通过直接碰撞拦截并摧毁目标。地基雷达要观测整个拦截过程,并把观测数据提供给指控系统,以便评估拦截弹是否拦截到目标。C2BMC进行杀伤评估,如目标未被摧毁,则进行二次拦截。如仍未摧毁,可由下层防御武器拦截。 2005年11月22日,美国成功进行“萨德”拦截导弹试验
发展历史与未来
“萨德”系统研制计划由美国国防部通过战略防御计划局(现为导弹防御局)发起,由美国陆军战略防御司令部(现为空间与导弹防御司令部)负责管理。“萨德”系统的发展主要分成4个阶段。
方案探索与定义阶段(1987年~1991年) 1987年,美国军方首次提出“萨德”系统的任务需求,并开始方案论证研究。1990年正式授予洛克希德公司等三组承包商竞争研究合同,1991年完成方案论证及评审。
方案验证与确认阶段(1992年~1999年) 1992年,“萨德”系统拦截弹与地基雷达系统研制进入方案验证与确认阶段,开始试验样弹和样机。同年9月,美国陆军选定洛克希德公司负责“萨德”系统样弹试验;选择雷锡恩公司负责演示验证“萨德”系统地基雷达样机。1993年,克林顿政府将“萨德”系统定为重点发展的战区导弹防御计划的核心计划之一。同年11月,“萨德”计划顺利通过演示验证飞行试验软硬件关键设计评审。1994年5月,完成最后的设计评审。1995年4月,“萨德”系统拦截弹成功进行首次飞行试验,至1999年底,共进行11次飞行试验。其中8次拦截试验,前6次连续失败,造成整体计划后延。在设计合理性被确认,质量控制加强后,后2次试验取得成功,从而结束该阶段任务,工作重点转向拦截弹的设计改进。
工程研制及生产阶段(2000年~2009年) 2000年6月,“萨德”系统转入工程研制及生产阶段。在此期间,“萨德”系统进行设计改进,并于2003年12月顺利通过系统关键设计评审。2004年3月,美国防部将“萨德”系统纳入美国多层导弹防御体系。2004年5月开始试验弹生产,2005年11月开始改进系统的新一轮飞行试验,2007年开始,飞行试验场从白沙导弹靶场转移到太平洋导弹靶场。至2008年底,改进的“萨德”系统共进行7次飞行试验,其中的4次拦截试验全部成功。本轮试验除验证系统改进后的基本性能外,还加强了对低空目标、分离目标、远程目标、复杂目标和真实作战环境下目标拦截能力的考核。
生产与部署阶段(2007年~2023年) 2007年1月,“萨德”系统正式进入生产与部署阶段。2008年5月28日,首批“萨德”系统正式装备美国陆军,部署在第32陆军防空反导司令部第11防空炮兵旅第4防空炮兵团阿尔法连,包括24枚拦截弹、3辆发射车、1套火控系统和1部“萨德”雷达。
“萨德”系统的部署以及初始作战能力和互操作能力的验证和提高,使美国军方至少在理论上具备了从弹道导弹飞行中段到末段无空隙的强大的防御体系网络。美国军方的近期目标是使“萨德”系统具有拦截近程和中远程弹道导弹的能力,远期目标为具备拦截洲际弹道导弹的能力。
“萨德”-增程型发展 由于“萨德”系统中的拦截导弹采用了直接碰撞杀伤器作为最终的拦截手段,所使用的侧窗红外导引头可以在大气层内外拦截目标,因此对于高超声速飞行器目标具有一定的拦截能力,但是仍需要足够的目标信息支持,并进一步扩大拦截范围和提高末段飞行速度及机动能力。
洛克希德?马丁公司正在大力推出其“萨德”-增程型方案,重点是对现役拦截弹的助推器进行改进:为拦截弹加装一级助推器,由原来的一级变为两级。其中,新加装的第一级助推器直径为535毫米,原先助推器为370毫米,增加了拦截弹的射程和作战高度。“萨德”-增程型的第二级被称为加速级,用于提高拦截弹末段飞行速度和机动能力,使拦截弹更快速、准确地接近目标,而用于实施拦截作战的动能杀伤器则未做改动。除对拦截弹进行改进外,还要对“萨德”系统的发射装置进行改进,以适应拦截弹弹径增加的需要。改进后的每部发射装置只能携带5枚拦截弹,将比现“萨德”系统的8枚减少3枚,但其作战能力将进一步提高。
结 语
“萨德”系统是美国研制的用于末段高层拦截中、近程弹道导弹的反导系统,具有较高的机动能力和一体化协同作战能力,可与“宙斯盾”反导系统、“爱国者-3”防空反导系统等协同作战,扩大反导作战保卫区域。如果“萨德”系统实现在韩部署,还可直接通过美国在日韩部署的卫星站接收预警信息,建立预警信息的新通道,实现美国亚太地区反导体系的灵活快速反应;其改进型将具备对战术滑翔导弹、高超声速武器的防御能力。因此,“萨德”在韩部署必将是美国长期追求的目标,此次朝鲜的核试验与卫星发射仅仅是为美军提供了一个绝佳的借口而已。
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