车载轻型防空导弹武器系统现状及发展趋势

武兆斌,赵江涛,杨瑞明

(中国人民解放军63961部队,北京 100012)

0 引言

按陆军作战需求,世界主要国家防空火力体系一般由战区、军、师、团三级或四级防空火力装备组成。团级以下防空武器主要用于跟进掩护和要点掩护,其对付的主要目标是武装直升机、巡航导弹、低空突防的固定翼飞机,以及各种低、小、慢目标,作战空域应能覆盖武装直升机对地发射导弹的距离和高度,一般射高在3～4 km,射程在5～8 km。目前,在这个空域的防空武器主要有便携式防空导弹、小口径高射炮、弹炮结合系统和车载轻型防空导弹武器系统。

自20世纪60年代以来,便携式防空导弹在多次局部战争中经受了考验,其体积小、质量轻、制导精度高、价格低,已成为地面部队有效的低空超低空防空兵器。尤其是红外寻的便携式防空导弹,采用红外被动制导方式,操作简单、使用灵活,更是现代战争中对抗直升机等低空飞行器的利器。为进一步提升常规便携式防空装备的性能,改善肉眼观察、瞄准发射等的限制,更好地掩护机械化步兵和装甲部队作战,不少国家将多联装便携式防空导弹安装在车辆上,同时配备雷达、光电探测系统、敌我识别器、通信电台等设备,构成车载防空导弹武器系统,极大地提高了作战性能和战场生存能力。自20世纪80年代末以来,各类车载防空系统已成为各国陆军竞相发展的一种防空武器。为此,本文对国外车载轻型防空导弹武器系统的发展进行了综述。

1 外军发展现状

国外的便携式防空导弹,在定型后多数均发展了各种装车型号,可为地面部队提供强大的低空近程防空火力支援,同时也能承担部分要地机动防空作战任务。典型的武器系统如下。

a)美国复仇者近程自行防空导弹武器系统

复仇者低空超低空近程防空武器系统由美国波音公司研制,此高机动近程防空武器是美国陆军首要的行进间作战防空系统[1]。复仇者防空武器系统的火力包括毒刺导弹8枚和12.7 mm高平两用机枪1挺,安装在中间有射手舱且用陀螺装置稳定的发射转塔上,配有二代红外夜视设备、光学瞄准具和激光测距机,由一个发电机组提供动力,并装有通信电台和定位定向设备。整个导弹发射转塔安装在一辆高机动多功能吉普车(悍马越野吉普车)底盘上。该系统较高的自动化程度可帮助射手完成对目标的定位、识别、捕获和跟踪等。该防空武器系统具有昼夜作战和恶劣天气作战的能力,自动的目标威胁判断,以及行进间射击的能力。系统采用模块化设计,集成度高,除采用毒刺导弹外,还可与其他便携式导弹集成。另外,系统较易适应各种军用车辆,如安装在卡车、拖车和舰船上,或作为一个自由的固定式火力单元保卫固定目标。

b)德国阿特拉斯近程自行防空系统

由德国STN电子公司研制的阿特拉斯近程自行防空系统能混装多种便携式防空导弹,并可安装在多种平台上[2]。

此外英、法等也研制了同类型的车载式防空武器系统。英国研制的有8联装标枪车载式武器系统和6联装星光车载式防空导弹武器系统;法国研制的6联装西北风车载式武器系统有装雷达和不装雷达两种形式。日本近年来也对该类武器非常重视,仿造美国的复仇者系统进行了研制并已定型,性能也基本相似。

2 性能特点

车载防空系统为满足不同的作战需求将便携式防空导弹安装在多种运载平台上,并集成了雷达、光电等探测手段,构成了独立的火力单位,提高了野战机动能力,缩短了系统反应时间,具备对付多目标的能力,显著提高了便携式防空导弹的作战效能。特点如下。

a)机动性好、适宜快速部署 未来反空袭作战中战场形势和战场环境呈现突发性强、演进快、战况复杂多变、战区纵深范围大、任务转换频繁等特点,机动作战将是陆军防空兵的主要作战样式。防空武器须具备为部队提供伴随防空掩护、良好的越野性能、行进间的快速反应和机动作战等能力。特别是在当前各国不断强调陆军转型的背景下,使用空降部队、空中突击部队和快速部署部队的频率越来越高,机动、灵活能力和轻量化成为多数车载防空系统追求的首要目标。如复仇者系统全重不到3.9 t,非常适于直升机或运输机空运,一架C-130运输机可同时运载复仇者系统3套[3]。

b)快速反应、适宜信息化作战 面对来袭兵器,作为低空超低空防空武器的车载防空系统射程短,反应时间有限。可充分利用载车平台,高度集成通信、侦察、火力打击装备于一体,消除单兵发射导弹时的人为操作因素和误差,缩短反应时间(可缩短2～3 s),提高系统毁歼概率。美军对毒刺便携式防空导弹射手的数万次试验统计显示：当射手完全依靠目视搜索发现喷气式战斗机类目标时,平均发现距离仅为2 km(发现概率50%);有目标空情指示时,目视搜索平均发现目标距离6～7 km。计算表明：对穿越导弹攻击区的典型喷气式飞机(高度2 000 m,航路1 000 m,速度300 m/s),单兵肩射状态的射击机会仅有1～2次,即迎攻、尾追射击各1次或只有尾追射击1次。在相同条件下,车载防空系统的射击机会有3～4次,可单发射击,也可两发齐射。系统具备了信息化作战能力,作为战术火力平台可通过战术通信、指挥、控制和情报(C3I)系统接受上级指挥并接收远方空情信息,或可联网作战,利用自身侦察装备(雷达或光电系统)向上级或友邻提供近方空情进行空情补盲或共享。如复仇者系统通过自动回转跟踪装置可自动处理远方雷达空情,并显示给瞄准手,提高了目标捕获能力,特别适于对付无人机和巡航导弹等低空目标。

c)火力迅猛、适宜抗饱和攻击 车载防空系统采用多联装导弹上车,一般加挂4～8枚导弹。特别是加挂红外制导的便携弹,发射后不管,具备对付多目标的能力。

d)经济性好、适宜大量装备 车载防空系统主战武器是便携式防空导弹,成本低廉,作为一种编配级别较低的防空武器,适宜大批量装备。

e)模块化设计、适应不同需求 车载防空系统发射装置普遍采用模块化设计,可移植性好,能适应不同平台要求。如适装不同类型的底盘以适应不同的掩护对象;加装高平两用机枪,突出对地面车辆、人员的压制能力;根据经济能力或作战任务的不同加挂不同数量的导弹等。

f)保留便携弹特点、使用方便灵活 车载防空系统保留了便携弹携带方便和发射不受场地限制等特点,在车载发射装置受损、车辆无法到达等极端情况下,可将导弹复原下车作为单兵肩射或兵组架设使用。另外,部分系统还增加了远距离遥控操作的使用方式,提高了操作手的战场生存能力。

国外车载轻型多联装防空导弹武器系统主要性能见表1。

表1 国外车载轻型多联装防空导弹武器系统主要性能Tab.1 Main parameters of light mobilemulti-mounted air defense missileweapon system in abroad

3 关键技术

3.1 抗红外干扰导引头

在车载防空系统中,导弹常采用红外被动制导方式。但军用作战飞机为躲避红外制导导弹的拦截,多装备了红外诱饵弹。因此,车载防空系统的抗红外干扰能力极为关键。

诱饵弹在近红外、可见光甚至紫外波段均具有较强的能量,而飞机目标在近红外,特别是在可见光和紫红波段的能量相对较弱。根据目标与红外诱饵的光谱分布差异,在导引头内设置两个对不同波段能量敏感的探测器,可有效解决红外诱饵弹干扰。国外的便携式导弹多数采用了红外/紫外双色玫瑰扫描导引头技术,利用两个马达反向旋转实现玫瑰花形的扫描,如美国的毒刺系列导弹。对空中目标和干扰源,双色导引头可响应获得两者不同的红外/紫外辐射强度的比值,从而有效识别真假目标,实现抗红外诱饵目的。

3.2 光电搜索跟踪

除雷达系统外,车载防空系统广泛采用光电搜索跟踪系统。该系统是将对空目标搜索和跟踪功能集于一体的被动跟踪系统,具有集成度高、结构紧凑、抗电磁干扰等优点,但同时也存在探测目标距离有限、受天气影响程度大等缺点。

目前车载防空系统采用的光电搜索跟踪系统,一般集成了红外、可见光角度跟踪系统和激光测距系统,使用斯特林闭路循环致冷,技术成熟,与雷达系统取长补短,有效提高了车载防空系统的探测目标性能。

3.3 激光近炸引信

激光近炸具有抗环境干扰能力强、炸点控制精度高等特点,非常适于制导精度要求高的便携式防空导弹。外国先进便携式防空导弹,如法国西北风导弹、瑞典RBS-90及Bolide导弹、俄罗斯超级针导弹等均采用了激光近炸引信。美国毒刺导弹也在加装激光近炸引信而提高精度,以对付无人机。

3.4 整车高度集成化

在车载防空系统中,为提高装备的作战与机动性能,一部车上集成了雷达、光电、发射、伺服等多个不同分系统,以及通信设备、导航定位定向等设备,对整车的结构性和电磁兼容性等设计提出了苛刻要求。因此,需要根据系统工程的理论和方法,在充分论证、综合设计的基础上,全面集成各分系统的各项先进技术和优越性能,满足整车的战术技术指标要求。

3.5 行进间或短停作战

常要求车载防空系统对行进中的部队提供掩护,而且由于其为近程武器系统,留给它的反应时间相当短。因此,一般要求车载防空系统具备行进间作战能力,至少在车辆短暂停留后,具备攻击目标的能力。

在车载防空系统设计中应考虑快速定位定向和获取车体姿态的能力、导弹红外器件快速致冷能力、探测和发射装置的伺服系统动态精度保持能力等多种因素,以保证车辆在颠簸行进过程中仍能搜索跟踪到目标并向其发起攻击。

3.6 通信及组网作战

由于车载防空系统的覆盖空域有限,如能将其纳入防空体系中,将可形成远中近、高中低武器平台的体系配置,更好地发挥车载防空系统自身的作战效能。同时,车载防空系统内部也常包括了指控、火控和发控系统,以及雷达、光电、发射、转塔、导弹等各种装备分系统或单车,因此车载防空系统的通信及指挥控制系统的设计也是关键。只有在迅捷可靠的通信保障和指挥系统控制下,快速形成指挥决策或和制导控制指令,才能保证车载防空系统内部平台与外部信息源间的信息与资源共享,适应信息化条件下未来战争的需要。

4 发展趋势

4.1 以红外寻的导弹为主体的整车设计

目前,车载防空系统导弹的制导方式主要有红外寻的制导(如毒刺导弹)、激光驾束制导(RBS-70导弹)和无线电指令制导(星光导弹)三种。无线电指令制导导弹技术成熟,但制导体制复杂且易受电磁干扰和反辐射导弹的攻击;为保证防空导弹的指令控制,在导弹发射、控制过程中,武器系统不能转移火力,难以实现多目标作战功能。激光驾束制导导弹,对使用天候要求较高,云、雨、雾、雪对其使用影响较大,且只能在白天使用;为保证高精度、远距离激光照射,同样要求在导弹发射、控制过程中,武器系统不能转移火力,难以实现多目标作战功能。红外寻的制导导弹具有被动探测、自寻的功能,对系统探测精度要求低,打了不管,能实现多目标作战功能,但存在迎头探测距离近,易受红外诱饵弹干扰等缺点。目前,武装直升机载空地导弹作战斜距一般为6～8 km,故在其投弹前对它进行拦截的最佳作战空域应为8～10 km。随着多元成像导引头和红外抗干扰等技术的进一步成熟,红外寻的制导导弹作战空域有望拓展至大于10 km,抗红外诱饵能力也会有质的提高。

红外搜跟系统是自20世纪90年代开始发展的一种新型光电搜索系统。典型红外搜跟系统方位视场为360°,具有一定的垂直视场,搜索周期不大于1 s,作用距离不大于15 km,指示精度优于1 mrad,具有被动搜索抗电磁干扰能力强、不受微波隐身目标约束、不受反辐射导弹攻击和低空超低空搜索性能强等特点。红外搜跟系统可边搜索、边跟踪,可直接为导弹导引目标。以红外搜跟系统配合红外寻的导弹将能实现从搜索、发射到命中全过程的全被动式攻击,成为威胁空袭兵器的“沉默杀手”,是车载防空系统未来发展的一个重要方向。

4.2 一种平台多种用途

车载防空系统具备单车作战能力,本身即为一种多用途装载平台,可根据作战任务不同而产生多种变形。目前,一种发展趋势是可发射多种体制/类型导弹,兼有防空和对地攻击功能。如美国陆射中程空空导弹和以色列SPYDER防空导弹武器系统均采用了雷达主动寻的和红外寻的两种导弹混装,而英国Thor系统集成了地空导弹和反坦克导弹等。这种混装配置极大地提高了武器系统综合抗干扰能力和作战效能。另一种发展趋势是在履带式的底盘上发展弹炮合一系统。如俄国通古斯卡系统和美国布雷德利/中后卫系统。通古斯卡系统用于伴随掩护在广泛平坦大陆上的高度机械化的摩托化和装甲部队,其设计突出了两点：一是其防空导弹的有效杀伤斜距不低于机载反坦克导弹,利用防空导弹的飞行速度远高于反坦克导弹的优势,可用火力机动性压制武装直升机的飞行机动性;二是具有很强的拦截超低空目标能力。由于毒刺导弹射程近,伴随掩护的作战效果不佳,美军的布雷德利/中后卫系统作战方式主要是脱离易被发现的大规模地面部队,依托其强大的信息化能力预先侦知敌空袭兵器来袭航路,事先零散前出到敌机航路上隐蔽设伏。因其独特的作战方式,系统不装雷达,以避免被敌机过早发现。

4.3 提高拦截低空小目标与适应复杂电磁环境能力

目前,大量涌现的巡航导弹、无人机等小目标已成为陆军部队新的现实威胁,因此车载防空系统需进一步提高低空作战性能和抗干扰性能。可采用优化配置雷达、可见光、红外等复合探测技术,以提高光电跟踪、搜索雷达的反低空、反隐身和抗干扰等性能。

4.4 提高信息化、网络化程度

未来战场空袭目标多样化、隐身化、防区外攻击的趋势越来越明显。车载防空系统作为战术平台,要充分利用通信、指挥、控制、计算机、情报及监视与侦察(C4ISR)系统中的战场信息,加快战场融入,提高信息处理能力,形成侦察预警、指挥控制和火力控制无缝链接,最终实现发现即摧毁。

5 结束语

常规的便携式防空装备受肉眼观察、瞄准发射的限制,不能全天候作战,也难以适应部队机械化作战的要求,难以有效拦截巡航导弹类目标,以及应付未来防空作战中的高密度、高强度对抗和极度危险的战场环境。车载轻型防空导弹系统可有效提高对目标的发现预警能力,满足部队机动性和快速性的要求,同时还能与其他防空导弹武器系统灵活组合,结合成防空体系,提高部队的战场生存能力。

[1]梁志静,黄莉茹.国际防空导弹竞争产品手册[M].北京：中国宇航出版社,2007.

[2]任恩华.世界炮兵防空兵年鉴(第三部分)防空导弹武器系统[M].北京：总装炮兵防空装备技术研究所,2004.

[3]刘腾谊,陈佳音.国外弹炮结合防空武器系统分析[J].火控雷达技术,2009,38(4)：22-26.