主动防护系统及对抗策略

郭希维，姚志敏，孔子华

(军械工程学院 导弹工程系，石家庄 050003)

随着战斗车辆所受威胁的增大，新的战斗条件下乘员生存能力受到了特别的重视。如果利用传统技术来满足防护性和生存能力的要求，那么坦克的战斗全质量就会增大到70～80 t，这会直接影响到运输性和高度机动性等要求。因此，创新防护技术成为新的发展趋势。俄罗斯、美国和德国为首的主要战斗车辆研制国家积极开展了主动防护系统的研究开发，为装甲车辆的防护开辟了新的技术途径。相对于隐身技术或其它传统型的被动装甲而言，一般将主动防护系统定位于抗御威胁的主动对抗手段。就是说，主动防护属于一种局限于避免被命中的防护技术。主动防护系统的出现，同时也给反坦克导弹提出了新的挑战，如何避开主动防护系统，达到对装甲目标的有效毁伤，是其主要研究的课题。

1 主动防护系统的基本原理

根据防护机理的不同，主动防护系统又分为软杀伤系统和硬杀伤系统。软杀伤系统主要是使反坦克导弹迷失方向，不能准确命中目标;硬杀伤系统则是在反装甲武器命中目标之前，就将其摧毁或减小其对坦克的威胁。

1.1 软杀伤主动防护系统

软杀伤主动防护系统以“干扰”和“伪装”为主要技术手段，来实现对自身的防护，采用的技术途径主要有以下2 种。

1.1.1 探测告警

利用激光、红外或雷达探测系统探测战车面临的威胁并发出告警信号，战车乘员随之实施车辆机动或释放烟雾以影响敌方观测系统，从而实现对自身的防护。

20 世纪60 年代，红外探测器在坦克上得到了应用，它在敌方夜视仪红外搜寻光束的照射下会发出告警信号。而后，70 年代研制出激光告警接收器，能对激光测距仪和目标指示器的脉冲光束作出响应。该系统和烟幕弹发射器配合使用，可以对激光驾束制导的反坦克导弹进行有效的干扰。近年来，又出现了各种形式的雷达探测系统，使其探测告警能力不断提高。各种探测系统各有特点，红外探测器可以探测到逼近目标的导弹在高速飞行时摩擦生热的弹体;紫外探测器可以探测到导弹发射的闪光和火箭发动机的火焰，抗干扰能力强;脉冲多普勒雷达可以探测较大范围的威胁，但容易暴露坦克位置而遭到攻击［1］。

采用该技术途径的软杀伤主动防护系统的典型代表是俄罗斯的“窗帘”1 光电干扰系统。主要用于对半主动式激光制导导弹和瞄准线半自动制导导弹的预警和防护。当激光报警系统探测到敌方激光目标指示器或激光测距机发出的激光束后，3 s 内可以在相距坦克50 ～70 m 处形成范围为15 m×20 m 的气溶胶烟幕(持续时间在20 s 以上)，对敌方激光目标指示器和激光测距机产生屏蔽，为自身提供防护［2］。

1.1.2 诱骗干扰

采用各种手段设置本车以外的假目标或干扰反坦克导弹的制导系统，使其偏离预定飞行轨迹，从而实现对自身的防护。从技术手段上可以分成红外诱骗干扰和激光诱骗干扰2 大类。

红外诱骗干扰系统可对有线半自动制导反坦克导弹的红外跟踪器进行诱骗，还可以通过对导弹控制部输送错误信号来避免导弹的命中［4］。俄罗斯“施托拉”防护系统用在T-80、T-90 坦克上，可使“陶”式之类的反坦克导弹的命中概率降低到1/3 ～1/5。

激光诱骗机用于探测来自导弹的激光驾束，对导弹的探测头设定本车以外的错误目标。为此，必须用与导弹指示器相同的波带和脉冲频率来进行操作，实现起来并不容易。激光致盲器主要用于对敌反坦克导弹系统操作者或光电传感器进行致盲，以躲避导弹的命中。激光致盲器主要为对付激光驾束制导导弹研制的，但是在致乱有线半自动制导导弹的波束测向器方面也有可能性［4］。

1.2 硬杀伤主动防护系统

硬杀伤主动防护系统是以主动方式探测并摧毁攻击弹药，不使其战斗部接触车体装甲爆炸。通常情况下，主动防护系统由3 部分构成:能够探测威胁的一个或多个传感器;能够识别威胁并启动对抗措施的计算与数据处理装置;能够摧毁或以其它方式使威胁失效的对抗措施［3］。其工作过程如图1 所示。

图1 硬杀伤主动防护系统的构成及工作过程

当探测系统探测到有弹药攻击车辆目标时，进行跟踪获取来袭弹药的攻击方向、速度等信息，并将此信息传送到控制中心，控制中心发送信号使相应的发射装置进入准备状态。当来袭弹药进入拦截范围时，控制中心根据来袭弹的信息计算合适的发射时刻，并发送射击控制信号，使发射系统发射拦截弹。当拦截弹和来袭弹药交汇时，拦截弹爆炸形成大量高速破片毁伤来袭弹药，拦截弹可采用时间引信或拉火引信。根据交汇情况的不同拦截弹可以对来袭弹药造成不同程度的毁伤，当距离较近时，同时有大量高速破片命中来袭弹药，可导致其战斗部内炸药燃烧或爆炸、威力的降低或者改变角度［5-11］。

2 主动防护系统的弱点分析

从今后的发展趋势来看，可以说主动防护系统是提高装甲战斗车辆防护和生存能力前景最为看好的技术手段，也是装甲战斗车辆整体技术发展的重点之一。据统计，目前世界各国正在实施的主动防护系统发展项目和研究计划至少有20 多个［3］。但是应该看到，真正装备部队使用的主动防护系统并不多，主要包括俄罗斯的“窗帘”和“竞技场”等少数几个型号。必须承认，再完善的主动防护系统也无法为装甲车辆提供百分之百的防护［6］。无论从战术层面，还是从技术层面，主动防护系统都存在着不可忽视的弱点。比如，软杀伤主动防护系统只对某种制导类型的反坦克导弹有效，这就是其最大的弱点。本文不再对其进行详细分析，而主要分析硬杀伤主动防护系统探测跟踪目标、识别目标和攻击目标环节存在的弱点。

2.1 探测环节

就其探测系统而言，用雷达探测导弹是最常见的方法。但由于反坦克导弹的飞行高度较低，一般在2m 左右，所以雷达需贴近地面使用。这样即使是采用微波技术和定向天线技术，只要探测距离稍远，就会受到地杂波干扰信号的影响，以此干扰信号为背景，不仅距离探测精度不易保证，要探测出导弹也较为困难［12-16］。因此，主动防护系统存在的弱点就是探测距离近，这样，起爆迎击距离就更近了。根据目前雷达探测水平，对于目标速度的分辨率可达到1%。若将导弹目标速度规定为(100 ～500)m/s，防护弹速度规定为(200～280)m/s，其目标探测距离大约应在(18.5 ～58.6)m 的范围内，起爆迎击的距离应该在10 m 左右。这样，对于高速飞行的目标，探测系统还没有来得及反应，自身就已经遭受了攻击。表1 列出了几种典型硬杀伤主动防护系统的拦截距离。

表1 拦截点到装甲车辆的距离( m)

另外，由于战斗过程中，步兵与坦克装甲车辆往往协同作战。而多数硬杀伤系统的拦截弹药在爆炸时会产生大量的预制破片。破片在击毁来袭弹药的同时，极有可能伤害近距离内协同作战的步兵。同时，过近的距离也有可能使得反装甲武器的后效作用毁伤装甲车辆，不利于对自身的防护。

2.2 识别环节

在查阅的文献中，各种主动防护系统都提到了具有一定的抗干扰能力，比如对弹径小于某一阈值的目标不发射弹药等。但战场环境错综复杂，要想实现对目标的准确识别、抵抗各种主动被动干扰是相当困难的。城市巷战中的敌人可能出现在任何地方，使用的武器也是多种多样，形态、速度有差异，毁伤机理也可能不同，威力更是不同。因此，对坦克装甲车辆的威胁程度也就各不相同。目前很多主动防护系统的雷达或传感器还不能够准确区分各种来袭弹药或是伪目标［17-22］。此外当前大部分主动防护系统针对的威胁主要是反坦克导弹和火箭弹，而能够有效的探测、识别地雷威胁的主动防护系统还没有看到。

2.3 攻击环节

由于战斗过程中，步兵与坦克装甲车辆往往协同作战。而多数硬杀伤系统的拦截弹药在爆炸时会产生大量的预制破片。破片在击毁来袭弹药的同时，极有可能伤害近距离内协同作战的步兵。同时，过近的距离也有可能使得反装甲武器的后效作用毁伤装甲车辆，不利于对自身的防护。

3 主动防护系统应对技术

战场上装甲车辆亮出了主动防护系统，向反坦克导弹提出了新的挑战。突破主动防护系统、重新确立战场上的主动地位成为反坦克导弹新的课题。对抗主动防护系统可以从战术层面和技术层面进行分析。

3.1 战术层面

对于主动防护系统来说，其拦截弹药的装药量有限，因为装药量过大会影响全车的机动性。同时，其同时对付多目标的能力也比较弱。这样，面对单辆坦克，利用类似于饱和攻击的方式，同时发射多发弹药，主动拦截系统无法同时应对大强度的攻击。从而可以突破主动防护系统，实现对车辆的有效毁伤。

考虑到主动防护系统对反坦克地雷还缺乏有效的防护手段。这样，针对大规模坦克集群作战，利用良好的侦察手段，在交通要道上先用远程火箭弹快速布雷，达到滞留敌方坦克部队行进速度的目的。紧接着换用携带反装甲子母战斗部的火箭弹覆盖攻击敌坦克所在区域。面对从天而降的弹雨，再先进的防御系统也不会发挥作用。另外，也可以攻击坦克的发动机、履带，使其丧失战斗力［8］。

3.2 技术层面

3.2.1 干扰或诱饵技术

该技术的主要思路是避免被坦克主动防护系统的探测器探测到，主要途径是采用隐身技术或欺骗、堵塞敌方的探测器。

1)采用隐身材料减小反射面积，或者在导弹飞行过程中释放干扰弹以使其探测系统无法分辨真假目标。

2)装备定向电磁攻击战斗部的反坦克导弹。一般可以用现有的反坦克导弹改进而成，将原来的战斗部换下，换装定向电磁战斗部，用于直接杀伤或干扰攻击范围内的车载防御系统的电子设备，为我方后续反坦克武器的突进创造机会。

3)采用杀伤爆破战斗部的反坦克导弹。同样是以杀伤主动防护系统的传感器为目的。导弹发射后，以平直轨迹飞行接近目标。等到接近敌方坦克10 m(或更远)的距离时，起爆战斗部，依靠破片和冲击波攻击敌坦克顶部传感器和防御系统本身。

3.2.2 动能反坦克导弹技术

动能反坦克导弹的原理是提高导弹的飞行速度，利用硬质弹头击穿装甲［5］。由于飞行速度快，主动防护系统的探测器很难跟踪;而且采用硬金属非装药战斗部，弹体重，主动防护系统发射的小弹药很难对其构成威胁。因此，动能弹是反主动防护的一种有效手段。动能反坦克导弹的关键技术包括快速响应精确控制技术、动能侵彻战斗部技术、耐高温复合材料技术和高能固体推进剂技术等，非常复杂，难以实现。目前，美国研制成功的超高速动能反坦克导弹ADKEM 已经装备部队，但也存在着弹体过重、对发射装置要求高以及加速时间长等缺陷，需要进一步研究改进。

3.2.3 远射战斗部技术

上文已经分析，主动防护系统的迎击起爆距离比较近，一般在10 m 以内。如果反坦克导弹的战斗部在10 m 以外或更远的距离起爆，弹丸高速飞行，就可以在主动防护系统弹药到达迎击点之前对坦克实施攻击，从而突破主动防护系统。又考虑到坦克的主装甲外面还有反应装甲和复合装甲，因此仍然需要采用多级或串联战斗部来实现作战目标。对于现有的反坦克导弹来说，一般采用的是空心装药聚能破甲战斗部，需要碰击到目标后才能起爆，无法实现远射。这样就需要采用爆炸成形弹丸战斗部(EFP)。与普通破甲弹相比，EFP 的主要特点是对炸高不敏感，在1 000 倍弹径的炸高范围内均可有效侵彻装甲目标，因此可以保证远距离起爆后对目标的侵彻能力。设想的两级EFP 串联战斗部对目标的攻击过程如图2 所示。

图2 远射战斗部对目标的攻击过程

4 结束语

在阐述主动防护系统工作原理的基础上，分析了主动防护系统存在的弱点。从战术层面和技术层面论证了对抗主动防护系统的策略。

［1］周义.坦克的盾牌-主动防护系统［J］.国防科技，2002(4):45-47.

［2］张磊，张其国.俄主战坦克主动防护系统［J］.国防科技，2004(7):29-30.

［3］张卫东.国外装甲车辆主动防护系统发展［J］.国外坦克，2008(2):7-10.

［4］文昱. 主动防护系统的研制动向［J］. 国外坦克，2004(2):5-7.

［5］高原，谷良贤.超高速动能反坦克导弹技术［J］.火力与指挥控制，2008(10):1-4.

［6］李播.未来轻型装甲车辆的生存之道［J］. 现代兵器，2005 (2):12-15.

［7］黎春林，冯顺山.超近程反导武器系统探讨［J］.现代防御技术，2003，31(1):11-14.

［8］张刚，高勇. 主动防护系统的软肋［J］. 国外坦克，2005(11):51-53.

［9］王雄高.适应新威胁的装甲车防护［J］.综合述评，2006(3):13-17.

［10］王庆明.战车的保护神-主动防护系统［J］.现代兵器，2004 (3):38-40.

［11］陈理凯. 轻型装甲车辆主动防护系统拦截效率研究［D］.南京:南京理工大学，2008.

［12］方正.主动防护系统龙虎斗一俄罗斯“竞技场”vs 以色列“战利品”［J］.国外坦克，2007(1):30-31.

［13］李补莲.坦克车辆主动防护系统新发展［J］.国外坦克，2009(9):37-40.

［14］徐平.主动防护系统总体技术的研究［J］.车辆与动力技术，2008(1):58-60.

［15］仲崇慧.新概念防护一坦克装甲车辆的综合防护［J］现代兵器，2006(8):17-20.

［16］段战胜，韩崇昭.极坐标系中带Doppler 量测的目标跟踪［J］.系统仿真学报，2004，16(4):2860-2863.

［17］张倩，景占荣.简化的UKF 方法在多普勒雷达对目标跟踪中的应用［J］.火力与控制，2008，33(5):82-84.

［18］Kaiserman M. An Overview of the Hypervelocit Anti-Tank Missile (HATM) Development Program［C］// 41stAIAA /ASME/SAE/AS-EE Join Propulsion Conference ＆ Exhibit.Tucson，Arizona: AIAA，2005.

［19］李德世，李涛.某型超近程主动防护雷达跟踪滤波算法研究［J］.微电子学与计算机，2010(11):86-89.

［20］董秋仙，刘卫东.固定式超近程防护系统优化设计及统计分析.火力与指挥控制，2009，34(7):63-68.

［21］周燕，王雄高.“硬杀伤”主动防护系统［J］.国外坦克，2010(7):30-32.

［22］Ristie B，Arulam Palam M.S.Tracking a maneuvering target using angle—only Measurements: algorithms and performance［J］.Signal Proeessing，2003(83):1223-1239.