360°双重拦截

2014-03-21 11:01吕琳琳
兵器知识 2014年3期
关键词:有源相控阵反导

吕琳琳

2013年11月6日,“中程增程防空系统”(Medium Extend,edAir Defense System,MEADS)在美国白沙导弹靶场首次拦截了从大于120°方位来袭的两枚同步靶标。北约MEADS管理局总干事格雷戈里·基表示,MEADS系统是当今唯一能同时拦截两个相反方向目标的防空反导系统。目前,波兰希望购买该反导系统,并且已经制定了30亿~50亿美元的预算计划。MEADS系统未来将显著增强主要研制国德国和意大利的防空反导能力,并将成为美军一体化防空反导装备体系的重要组成部分。

发展概况

MEADS由美国、德国和意大利联合研制,用以取代“爱国者”系统。1995年2月,美、法、德、意决定将各自的防空系统发展计划合并为“中程增程防空系统”发展计划。由于法方退出合作计划,MEADS系统最终成为美、德、意三方合作项目。

1999年,北约MEADS管理局选定MEADS国际合资公司来发展MEADS新型防空导弹防御系统,用于设计和研发的资金由各国政府拨发,资金比例为美国58%、德国25%、意大利17%。MEADS的开发团队由美国的MEADS国际合资公司、洛马公司,德国的MBDA公司和MBDA意大利分公司组成。

2005年6月,北约MEADS管理局授予MEADS国际合资公司价值约34亿美元的设计和开发合同。MEADS的初步设计评审于2007年8月开始,2009年8月洛马公司完成了所有子系统的关键设计评审。2010年8月,最终的关键设计评审完成,开始生产测试硬件和样机,在2010年秋开始交付意大利空军基地进行组装、测试。所有硬件在2012年运抵白沙导弹靶场。该系统于2011年和2012年成功进行了两次PAC-3 MSE导弹拦截试验,展示了系统的雷达识别、跟踪和交战能力,以及拦截弹对付后方来袭目标的“越肩”发射能力。美国国会于2013年3月21日批准2013财年拨款3.8亿美元用于MEADS系统的技术演示验证工作,比原计划的4.01亿美元少。

性能特点

MEADS系统目前包括360°多功能火控雷达(MFCR)、360°监视雷达、网络化分布式战术作战中心、PAC-3:MSE导弹和轻型360°发射装置。MEADS的指挥控制系统是网络化分布式战术作战中心,是一种使用开放式系统结构的自动通信网络。由运载车运输的MEADS指挥中心可与综合指挥控制系统进行通信,利用软件作战管理功能,灵活扩展防空系统。预警探测系统包括新型车载监视雷达和x波段多功能火控雷达,均为有源相控阵雷达。这种相控阵雷达具有跟踪多批目标、制导多枚导弹、敌我识别、空中交通管制和自适应抗干扰等多种功能。系统采用PAC-3 MsE拦截弹,射程达到120干米,拦截高度可达35千米,采用动能杀伤机制,复合制导。它采用能够应对360。范围内目标的垂直发射装置。

机动能力强,可快速部署未来野战防空系统的发展趋势是具有与其它野战装备如步兵战车等相同的机动能力,这样才能最有效地为地面部队提供伴随式防空服务。MEADS发射装置采用5吨重的高机动卡车运载,越野机动能力强。它还可以通过铁路、水路和空运进行快速运输。C-5战略运输机、C-130战术运输机、A-400M运输机甚至CH-47直升机都可运输它,以便快速部署。

通用性强,有利于协同作战MEADS采用了开放式网络化的系统结构和通用型防空反导标准接口,可与多种平台和指挥控制系统互通。采用宽带即插即用网络,可使用各种战术无线电数据链如Linkll、Linkl6和Link22,同时还有备用光纤链路。这使MEADS和其它系统可随时集成至防空反导特遣部队。2013年5月,MEADS在联合军演上成功展示了与北约系统网络的互通性。演习人员使用便携式防空试验台,将MEADS指挥控制系统与在荷兰的北约靶场连接,展示了其数据收发、Linkl6信息处理、消除威胁和目标拦截的能力。

除了与北约的系统集成,美国陆军高度重视将现役和在研的多种防空系统整合为一体化防空反导网络,以提高整体防空反导能力,这主要是通过一体化防空反导作战指挥系统(IBCS)相连接。2013年9月,美国陆军和诺·格公司将PAC-2、PAC-3系统和“哨兵”雷达的关键能力集成到IBCS系统中。预计MEADS研制成功后,也将集成到IBCS系统中,从而优化作战管理指挥控制流程,提高作战效费比和灵活性。北约MEADS管理机构总干事格雷戈里·基表示,“凭借成熟的联网的战斗管理器、传感器和发射器,MEADS技术已可实现德国、意大利和美国预想的联网防空反导能力”。

预警范围广,可同时探测多个高机动性目标MEADS监视雷达工作在超高频,可提供增程覆盖能力。另一部多功能火控雷达是x波段相控阵雷达,可提供跟踪和识别能力。两部雷达未来都配备Mode 5型敌我识别系统,片状硬件安装在雷达顶部,可对装备了敌我识别应答机的飞机进行视距敌我识别。由于采用有源相控阵雷达,其天线呈平面状,上面有规则地排列上万个辐射单元与接收单元。其最远探测距离达400千米,可同时探测多个高机动性、低信号特征的目标,如中、近程弹道导弹,巡航导弹及飞机等。

采取多种措施。增强拦截能力MSE拦截弹采用动能杀伤机制,即用拦截弹高速飞行撞击目标。它依靠巨大动能与目标直接碰撞进行杀伤,优势是命中精度高,杀伤力强。拦截弹的控制系统采用气动控制+直接侧向力控制,集成了标准气动舵面和180个姿态控制微型发动机。拦截时,固体火箭发动机把弹头加速到所要求的速度,位于导弹尾部的控制系统由4个电动舵机和4片操纵舵面组成,在惯性制导段完成对拦截弹的俯仰、偏航和滚动控制。拦截弹的180个姿态控制微型发动机均匀分布在导引头附近的弹体四周。进入末段制导后,按照弹上制导计算机发出的控制指令,小发动机处于脉冲式点火工作状态,控制拦截俯仰和偏航,通过改变攻角大小使拦截弹机动,缩小制导偏航,从而达到直接碰撞的目的。endprint

MSE拦截弹在拦截中段采用高精度惯性制导,末段制导采用Ka波段毫米波主动导引头,导弹在飞行末段的数秒内,将自动发射雷达信号,自动寻找并跟踪目标,而不完全依赖地面雷达提供的信息。模拟计算其制导误差小于0.17米,抗干扰能力强,灵敏度很高,拦截杀伤概率超过95%。

MEADS使用车载发射,发射车上配装了近垂直发射架,这是实现360。全方位拦截的关键。拦截弹从发射架上几乎垂直向上发射起飞(题图),可锁定任何方向的来袭导弹。每辆MEADS发射车装有8枚PAC-3 MSE导弹,可在最短的时间内完成发射准备。北约MEADS管理机构负责人表示,“MEADS发射车是当今最先进的移动式发射装置之一,它很容易集成到其它国家的系统。360。发射架能提高作战能力,从而以较低的成本来应对日益增长的空中威胁和导弹威胁。”首次360°双重拦截试验

MEADS系统在这次针对其360。防空反导能力的加强演示验证试验中,拦截并摧毁了两个从相反方向袭来的目标——一枚QF-4靶标和一枚“长矛”战术弹道导弹靶标相向飞行。MEADS系统监视雷达进行360°旋转搜索,成功跟踪并捕获两个靶标后,把靶标的位置转发给战术作战中心,由战术作战中心向x波段多功能火控雷达发出搜索指令。多功能火控雷达根据指令搜索提示区域,捕获目标并建立专门的跟踪路线,引导PAC-3 MSE拦截弹从发射车上发射,最终成功拦截并摧毁两个靶标。

MEADS系统的先进性主要表现在其360°双重拦截能力上,这主要是因为该系统的监视和火控雷达具有比其它雷达更大的空间探测范围。目前,平面相控阵雷达主要有两种方法增大空间探测范围。一是将单个阵面的方位观察范围尽可能扩大,还可以采用多个阵面的方法,例如用双面阵可以将方位观察增加到180°至240°,也可以采用三面阵或四面阵实现360°全方位覆盖。如美国的AN/FPS-115“铺路爪”陆基预警雷达,采用的就是两个圆形平面相控阵以达到240°的视野。二是将平面相控阵天线安装在一个机械转动平台上。由于陆军防空反导系统要求高机动性,MEADS系统采用了第二种方式。其火控雷达和监视雷达者5通过机械转动平台安装在雷达车上,通过相控阵雷达收发组件的快速扫描功能加之转动平台的旋转,达到全向扫描和搜索功能。

与“爱国者”和“紫菀”的比较

与“爱国者”系统相比,MEADS系统具有以下优势。首先在雷达系统上,MEADS系统的火控雷达的预警探测范围广,具有360°的覆盖范围,而“爱国者”系统的雷达只具有扇形探测范围。其次,MEADS系统的指挥控制系统在设计之初,就赋予了其即插即用的功能,采用非专用软件,具有开放式结构,非常注重与北约系统和美国一体化防空反导作战指挥系统的融合。而“爱国者”的指挥控制系统仍沿用20世纪70年代的设计,采用供应商提供的特定系统软件,系统的通用性不强。第三,MEADS系统采用的PAC-3 MSE导弹,比PAC-3导弹射程更大,具有更强的拦截能力,同时利用雷达360°的覆盖区域,作战性能更高,这是“爱国者”系统所不具备的。

而与欧洲自主研发的“紫菀”系统相比,MEADS系统的优势主要体现在预警探测的雷达和指挥控制系统上。MEADS系统采用的火控雷达和监视雷达都是有源相控阵雷达。“紫菀”系统采用的“阿拉贝尔”雷达则是无源相控阵雷达。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机,发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器,目标反射信号经接收机统一放大,这一点与普通雷达区别不大。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个收发组件,每一个组件都能自己产生、接收电磁波。由于有源相控阵雷达的发射机直接分布在阵面上,因此发射馈线损耗小,与无源相控阵雷达相比减少4倍以上,可增大雷达的探测距离。MEADS雷达的探测距离可达400千米,而“阿拉贝尔”雷达的最大探测距离只有100千米。正因为如此,也使得有源相控阵雷达造价昂贵,工程化难度加大。MEADS系统采用的是,EADS公司生产的相控阵雷达,EADS公司是大规模生产有源电扫阵列雷达核心部件的第一家欧洲公司,从而使MEADS在有源相控阵技术领域处于全球领先地位。另一方面,由于MEADS系统是由美国和德国、意大利联合研制的,因此在研制之初,就非常重视与北约系统以及美国~体化防空反导作战指挥系统的融合,其通用性是“紫菀”等其它系统所无法比拟的。endprint

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