美军弹道导弹助推段拦截系统浅析

张锐

（91550部队91分队大连116023）

美军弹道导弹助推段拦截系统浅析

张锐

（91550部队91分队大连116023）

弹道式导弹具有射程远、速度高等显著特点，在其助推段进行拦截可以把威胁消灭在飞行初段，美军基于助推段拦截系统开展了大量研究工作。论文通过分析几种防御系统的拦截方式，探讨了助推段拦截的手段和分析方法，并分析了助推段拦截系统的攻击效能。

弹道导弹；拦截系统；拦截弹；助推段

Class NumberTJ761.1

1 引言

二十世纪中叶以来，美国大力发展反弹道导弹防御系统，重点防御苏俄部署的大量洲际弹道导弹。随着科技的进步和国际形势的变化，美国的防御体系由单纯的防御型转变为攻防兼备型，并不断对潜在威胁进行评估和分析，以完善自己的防御体系。

美国政府以安全环境需要为由，在2004年9月部署的地基和海基中段防御系统的基础上，积极推进新的防御系统的建设，谋求建立针对各种射程的弹道导弹实施全程防御的多层防御系统，特别加紧发展助推段防御技术，试图使进攻导弹在其飞行的最初阶段就失去攻击能力，以便全方位保卫本土安全［1～2］。

2 各拦截系统的特点

弹道导弹通过多级火箭携带有效载荷，有效载荷包括导弹携带的弹头以及协助突防的装置。如果导弹只携带一个弹头，那么这个弹头通常会在最后一级助推火箭关闭或燃尽时释放出去，也有可能在最后一级火箭关闭之前释放出去。如果导弹携带多个弹头，那么这些弹头可以在最后一级助推火箭关闭或燃尽之前释放，或者用一个末助推飞行器释放，末助推飞行器与最后一级助推火箭脱离后，利用自带的几台小发动机进行机动。

弹道导弹携带的弹头从被释放出去时起到重返大气层时止，主要受重力作用，因此它们在太空中是按照弹道轨迹飞行的。在通常会持续二十几分钟的中段飞行期间，弹头可以被跟踪到，而且之后所处的位置也可以被准确地预测出来。当这些弹头降到大约100km高度重返大气层时，就进入只持续1min～2min的末段飞行阶段［3～4］。

在导弹飞行的助推段、中段和末段三个阶段中，每个阶段都会面临不同类型的导弹防御系统，每种类型的导弹防御系统都有不同的特点［5］。近些年来，美国的导弹防御计划一直把重点放在中段拦截上。中段拦截的主要优势在于导弹的中段飞行时间长，而且中段的飞行弹道也可以被精确地预测出来，预留给拦截弹用于拦截目标的时间长，允许拦截弹飞行的距离也长，因此，仅需要在有限的几个地点部署中段拦截弹就可以达到防御的效果。但是，中段拦截系统也面临着严峻的挑战：一枚进攻导弹能够释放数十个弹头，弹头将在数量上考验防御系统；此外，进攻导弹还可以通过使用诱饵或其它对抗措施干扰防御系统。

在弹头飞行末段对其进行拦截也有优点，即空气动力可以很快地将较轻的诱饵同较重的真弹头区分开来。末段导弹防御系统可以保卫面积较小的区域免遭从任何地方发射来的导弹弹头的攻击，但每个需要保卫的区域都要有自己的雷达系统和拦截弹。同中段拦截系统一样，进攻导弹释放多弹头时会使防御任务变得极为复杂，需要的拦截弹数量就会多得难以承受［6］。

助推段拦截系统主要利用地基、海基、空基或天基拦截弹，或者机载激光武器，攻击正在进攻的处于助推段飞行的导弹，使其失去进攻能力。该拦截系统最大的优点在于原则上可以避免多弹头或诱饵带来的拦截复杂性问题，因为它可以在导弹释放这些载荷之前将其拦截［7～8］。

3 助推段拦截的手段及分析方法

助推段拦截系统的主要目标是弹道导弹的助推火箭，因为拦截系统很容易探测到助推火箭的尾焰。如果燃烧中的助推火箭被一枚拦截弹击中，它就会失去推进能力，但这样的碰撞并不一定使导弹的全部弹头都失去攻击能力，导弹（或许以破片的形式）和它的弹头将不会直接落下来，它们将继续沿着弹道式轨迹继续飞行，在目标点前坠落。因此，为了准确拦截导弹，助推段拦截系统必须在导弹达到足够的速度且其弹头能够到达美国之前，使其失去攻击能力，此时头体并未分离。如果弹头与导弹分离，就面临中段拦截的问题了。对于助推段拦截的手段和分析方法，可以使用想定交战过程来论证助推段拦截系统的攻防策略［9］。

3.1 典型攻防系统的建模分析

为了加强防御系统的对抗性，美国对射程足以达到本土的典型导弹以及被关注国家未来可能部署的类似导弹进行建模，按不同环境建立起弹道导弹在助推段和飞行段的真实空间和时间特征，对飞行状态进行仿真分析。被建模的这些目标导弹既有液体推进剂导弹又有固体推进剂导弹，既有远程弹道导弹又有近程弹道导弹，因为对手从美国沿海的舰艇上发射近程弹道导弹，也会对美国构成潜在威胁。攻防系统的模型充分模拟了典型威胁导弹和防御系统的对抗体系，并为具有不同速度及体积的多种拦截弹建立了模型，探讨不同的作战想定。这些拦截弹的性能相差很大，考虑到助推段防御系统的性能上限，拦截弹的最大飞行速度设定为10km/s。攻防系统的模型还模拟了类似美海军标准-2导弹的拦截弹，作为防御从美国沿海的舰艇或其它平台上发射的中程或近程弹道导弹的一种手段［10］。

利用这些威胁目标的弹道和对探测器的第一级限制（如雷达的地平线效应及云层的覆盖），分析出拦截弹在来袭导弹处于助推段飞行的不同时间对其进行拦截交战的运动学要求。在来袭导弹的助推段飞行阶段，为了确定何时进行拦截，要为所模拟的每一条弹道确定射程与助推火箭关机时间的关系。并根据要保卫的区域以及被拦截导弹的弹头或碎片不能落到的区域进行假设，为每一个作战想定和每一枚来袭导弹确定出适合的最早和最迟拦截时间。

经过以上分析后，可以根据每一种作战想定地理条件的限制，以及选定的拦截方案的性能需求，并考虑来袭导弹和拦截弹之间的各种交战想定，最后确定拦截弹的发射位置、射程以及探测器与跟踪器的观测能力。在交战分析的过程中，可以随时调整拦截弹的类型，进行更贴近实战的想定对抗。

3.2 捕获与跟踪系统能力分析

助推段拦截系统的探测器或跟踪器具有捕获与跟踪能力，能够判定来袭导弹的速度并对其进行跟踪，其精度是至关重要的。

为了分析捕获与跟踪系统的能力，需要对包括跟踪精度和威胁导弹状态矢量的不确定性等关键参数进行估计，并基于为每种作战想定的交战几何与假定的探测器特征进行初始分析。根据初始分析，可以模拟交战空间轨迹随时间的演变过程，并评估典型探测器的系统测量不确定性与随机测量不确定性，以确定拦截系统在中段和交战时刻的要求［11］。

在实际的作战过程中，需要连续监测所有潜在的发射场区域，尽早发现导弹的发射。可以考虑部署在空间和飞机上的短波红外探测器，以及部署在地面和飞机上的雷达两种用于探测导弹发射的监视探测器；还可以考虑各种陆基、海基和机载雷达。通过对几种探测方式和助推段拦截弹所需要的可能射程的综合分析，可以肯定天基探测器是能够快速探测导弹发射的惟一可行方案，因为其它几种探测器方案会受到地球椭球体形状的影响。

美国现有的“国防支援计划”的监视系统，十秒扫描一次，性能有限，无法用于助推段拦截系统。分析表明，高轨天基红外系统提供的探测精度与雷达在来袭导弹飞出地平线后所提供的探测精度相同，所以该系统是最有利的探测武器。

跟踪问题的关键部分是在交战的最后阶段，此时拦截系统已经与其助推火箭分离，除了依托非弹上探测器提供的跟踪数据外，主要依靠拦截系统自身携带的探测器（可能包括红外敏感器件、光学成像系统以及测距系统）的跟踪能力。

3.3 交战时间限制的分析

对于助推段拦截系统而言，时间的精确把握是拦截成功的关键。拦截弹飞到威胁目标的时间，既取决于射击方案的选取时间，也取决于拦截弹必须击中目标导弹的最晚时间。不管目标导弹沿着何种弹道飞行，必须确保弹头不能击中保卫区域内的任何地点［12］。

多数情况下，防御系统需要额外的时间进行形势评估，因为防御系统可能无法判断发射的到底是一枚弹道导弹或是一次普通的航天发射，甚至无法判断出是液体导弹还是固体导弹，这些都会对预计的拦截点产生极大影响。为了研究推迟发射拦截弹的决策时间可能带来的影响，必须进行攻防形式的仿真分析。

4 助推段拦截系统攻击效能分析

助推段拦截系统的攻击能力由寻的过程中所要求的总的速度变化能力、最后交战阶段所要求的加速能力以及弹上探测器和电子设备的技术能力三个方面决定。

如果助推段拦截系统不仅要避免未爆弹药击中美国，也要避免击中其它国家，那么使来袭导弹携带的弹药失去能力是至关重要的。为了防止被拦截的弹药击中其它国家，可以进行如下设计：

1）设计有绝对把握摧毁弹头的助推段拦截系统；

2）建立拦截弹头的中段防御系统，这种系统要能够应付由助推段拦截所产生的可能无法预测的破片云；

3）准确预估助推段拦截时间，使破片落到海里。

对于直接碰撞杀伤类型的拦截弹来说，摧毁来袭导弹的弹头比仅仅使它的助推器失去能力困难得多；况且导弹的弹头比发动机的耐损性更强，弹头可能会在发动机受到毁灭性打击时生存下来，这也是对助推段拦截系统攻击效能的考验。

5 结语

美国在全球范围内部署了多层次、立体化的导弹防御系统，助推段拦截系统是其外层防御系统的一部分。为了及时有效的对抗弹道导弹，在快速决策的同时，还要求拦截弹快速飞行，准确碰撞，为了保证攻击效能，拦截弹体积必然很大，这就需要均衡设计速度和体积的关系。

助推段拦截系统虽然可以成功阻止弹头到达所要攻击的目标处，但可能引起核或生化弹头落到攻击目标之外的其它区域，这种安全隐患是助推段防御不可避免的问题。

综上，助推段拦截系统需要和其它拦截系统配合使用，作为多层导弹防御系统的第一层，成功碰撞来袭导弹的助推火箭，使其丧失攻击能力，可以有效降低其它各层防御系统的压力。

［1］章雅平.美国战略防御定向能武器发展方向的调整［J］.现代兵器，1994（1）：4-5.

［2］李树勋.美国战略防御计划的现状及发展趋势［J］.国际展望，1987（5）：20-22.

［3］崔茂东，李华.美国弹道导弹防御系统［J］.导弹与航天运载技术，2004（6）：22-26.

［4］孙隆和.美国的导弹防御系统［J］.电光与控制，2002，9（2）：1-2.

［5］程传浩，王瑞臣，路德信.弹道导弹的防御与拦截［J］.现代防御技术，2002，30（2）：20-23.

［6］孙景文，李志民.导弹防御计划与空间对抗［M］.北京：原子能出版社，2004：95-97.

［7］袁俊.导弹防御系统的弹道导弹突防［J］.上海航天，2005（1）：48-51.

［8］刘燕斌，南英，陆宇平.弹道导弹突防策略进展［J］.导弹与航天运载技术，2010（2）：14-18.

［9］何麟书，王书河.针对NMD的几种可能的突防措施［J］.导弹与航天运载技术，2002（2）：23-26.

［10］李海军.再入机动弹头的建模与控制［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010：7-8.

［11］李运迁.大气层内拦截弹制导控制及一体化研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011：14-15.

［12］陈文光.美国国家导弹防御系统与俄罗斯的应对措施［J］.导弹与航天运载技术，2001（4）：54-60.

A Brief Analysis on Anti-Ballistic missile Interception System in Boost Phase of American Military

ZHANG Rui
（Unit 91，No.91550 Troops of PLA，Dalian 116023）

The Ballistic type missile has the typical characteristic of far range and high velocity,interception of missile in boost phase can eliminate the threat at the initial range of flight.American has done a lot of research on Anti-Ballistic missile Interception in boost phase.The intercept modes of some typical defense systems were analyzed,the measures and analyst methods of Interception at boost phase were discussed,the attack efficiency of Interception system at boost phase were researched.

ballistic missile，interception system，interceptor，boost phase

TJ761.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.006

2017年1月4日，

2017年2月18日

张锐，男，工程师，研究方向：武器装备。