美国宙斯盾中段反导拦截弹SM-3发展历程研究

臧月进，刘 博，周藜莎，周新耀，王 皓

（上海机电工程研究所，上海，201109）

0 引 言

美国于2018年1月29日利用位于夏威夷考爱岛的太平洋导弹靶场陆基宙斯盾系统试射了一枚SM-3 Block IIA，但该导弹未能成功拦截目标，这是继2017年6月21日因作战指令输入错误导致未能命中目标以来的连续两次发射失利。为了保证该型导弹的如期列装，美导弹防御局计划于2018年12月底再次进行拦截试验。

相比于美国末段高层防御系统THAAD、地基中段防御系统GBI和末段低层防御系统PAC-3，宙斯盾导弹防御系统SM-3可谓是明星拦截弹，以其极高的拦截成功率成为美及其盟国优先发展的反导装备，之前拦截成功率更是高达75%以上。

1 SM-3概况

SM-3导弹是美国研制的主要用于大气层外拦截来袭的近程和中远程弹道导弹的导弹，是美国弹道导弹防御海基中段防御系统的拦截弹，它是以大气层内防御使用的两级SM-2 Block IVA导弹为基础，改进成四级大气层外使用的拦截弹［1］，其中第四级为直接碰撞动能杀伤器MK142，是由LEAP动能杀伤器技术发展而来。用动能拦截弹头取代SM-2的高爆战斗部是SM-3系列相比前代最大的差别。SM-3拦截弹组成如图1所示。

SM-3通过不断吸收之前的成功经验进行改进，在提升作战能力的同时降低了研制成本，缩短了交付时间。SM-3导弹的研制工作分两个阶段实施［2］：第一阶段，由美国海军负责研制并部署具有有限目标识别能力的用于拦截近程至中程弹道导弹的SM-3 Block IA和SM Block IB导弹；第二阶段，美日合作研制并部署目标识别能力更强的用于拦截中远程弹道导弹的SM-3 Block II导弹。

图1 SM-3拦截弹组成Fig.1 Composition of Standard Missile-3 interceptor

2 发展历程

目前SM-3系列共有5个型号：1个测试型号SM-3 Block I、2个装备型号SM-3 Block IA／B、1个在研型号 SM-3 Block IIA 和1个下马型号 SM-3 Block IIB。SM-3导弹发展示意如图2所示。

2.1 SM-3 Block I

SM-3 BlockI型导弹是以SM-2 ER Block IVA 导弹为基础发展而来的，它采用了SM-2 ER Block IVA型导弹的发动机（第一级采用MK72助推器，第二级采用MK104双推力火箭发动机），增加了第三级MK136双脉冲固体火箭发动机。装备了一个在GPS／INS制导段接收空中预警指示平台提供修正指令的数据链系统，一个LEAP动能杀伤战斗部。动能弹头采用单色长波红外导引头和固体SDACS推进系统，具备目标识别能力［3］。Block I型导弹虽然具备一定的实战能力，但其主要用于试验。

SM-3 Block IA型导弹只是在 Block I型导弹的基础上改进了某些部件。Block IA型导弹仍然采用单色导引头，其动能弹头采用了全反射光学系统和先进的信号处理器。Block IA型导弹为预生产型和有限作战能力型，其可靠性和可用性得到进一步改善，制造成本也有所降低，Block IA现已装备美国海军。

图2 SM-3导弹发展示意Fig.2 Development of Standard Missile-3 interceptor

SM-3 Block IB型导弹在保持Block IA改型可靠性的基础上，换装了新的动能弹头——钨棒动能杀伤器，杀伤器装配了双色红外导引头和一套节流姿轨控系统。双色红外导引头采用先进的全反射光学系统，提高了对弹头、碎片和诱饵的识别能力，并配置了具有抗电子欺骗功能模块的GPS软件；节流姿轨控系统能够动态调整弹体的推力和运转时间，并提供更大的推力，使系统应对不同威胁的能力更强，改善了接近目标时的机动性能。SM-3 Block IA／IB对比如图3所示。

图3 SM-3 Block IA／IB比较Fig.3 Comparison of SM-3 Block IA ＆Block IB interceptors

2.2 SM-3 Block II

针对宙斯盾BMD系统存在的真假目标识别难题，以及SM-3 Block I型（IA和IB）拦截弹只能用于拦截近程和中程弹道导弹而不能防御远程弹道导弹的能力问题，美决定进一步升级SM-3拦截弹，研发能力更强的SM-3 Block II拦截弹，以显著拓展其作战空间［4］。SM-3 Block II型导弹是在 Block I的基础上研制的，它采用SM-3 Block IB型导弹的双色红外导引头，但改进了信号处理器，视场内识别的目标数量得到增加；增加了第二级和第三级助推级直径，其加速度、平均速度、末速与有效覆盖范围都大幅提升。

SM-3 Block IIA型导弹采用先进的全反射光学系统以及更大口径的双色红外成像导引头，提高导引头性能，并具备从弹片和突防装置中识别指定目标的能力，同时也增强识别真假目标的能力；弹头是改进型的更大的动能弹头，采用更加先进的姿轨控系统，从而具备更大的加速度，并有能力在末端更快地调整修正消除零控脱靶量偏差，增加拦截概率。通过加粗第二和第三级火箭发动机直径，相比Block I系列导弹，SM-3 Block II／IIA关机速度提高45%～60%，作战空域有了很大程度的提升，射程有了进一步的提高，具备拦截洲际弹道导弹的能力，还具备目标识别能力和机动能力，可以应对以“高弹道轨道”发射的较难拦截的导弹［5］。SM-3 Block IIA导弹示意图见图4。

SM-3 Block IIB型导弹一级采用所有SM-3导弹使用的 MK72助推器，二级采用与SM-3 Block IIA相同的推进系统，三级则采用性能更高的推进系统。SM-3 Block IIB原计划采用改进型动能杀伤战斗部，改进先进焦平面阵列的成品率以降低高性能导引头的成本，加大助推器口径，改进火箭推进，采用单片环形激光陀螺通用惯性测量单元，并开发更轻的结构和材料以降低惯量并提高导弹速度。SM-3 Block IIB导弹能够防御中东来袭的洲际弹道导弹，具有比SM-3 Block IIA更高的性能。由于 SM-3 Block IIB具有更高的末速、更大的变向能力，因而有望具备对远程导弹进行早期拦截的能力。由于技术、经费和外交等原因，SM-3 Block IIB 已于 2013 年 取 消 研发［6］。SM-3系列导弹性能指标对比如表1所示。SM-3系列导弹射程能力对比如图5所示，拦截空域对比如图6所示。

图4 SM-3 Block IIA导弹Fig.4 SM-3 Block IIA interceptor

表1 SM-3系列导弹性能指标对比Tab.1 Comparison of performance of SM-3series interceptors

图5 SM-3系列导弹射程能力对比Fig.5 Comparison of ranges of SM-3 series interceptors

图6 SM-3系列导弹拦截区域对比Fig.6 Intercept regions of SM-3 series interceptors

综上所述，从SM-3发展历程可见：从射程角度，SM-3 Block I解决了宙斯盾系统反导能力的有无问题，SM-3 Block IA 具备了对中近程弹道导弹防御能力，SM-3 Block IB具备了有限的远程弹道导弹防御能力，SM-3 Block IIA具备了洲际弹道导弹防御能力；从性能角度，拦截弹姿轨控从固定推力向节流式可调推力发展，助推级发动机从单脉冲向多脉冲发展，整流罩从普通式向蚌式发展，动能弹头的目标识别与信号处理能力逐步提高。

3 试验情况

美国国防部导弹防御局定期举行拦截飞行试验，以试验提供的数据建立模型和开展仿真，并用于检验和确认导弹防御系统的性能［7］。历数SM-3的拦截记录，自2002年1月25日首次全面飞行测试FM-2试验以来，累计已达38次拦截试验（含综合飞行试验），共出现10次拦截失败（其中3次拦截弹未发射），成功率达74%。

2011年4月15日美军在太平洋上空首次使用SM-3导弹成功拦截一枚射程超过3 000 km的中程弹道导弹，完成了就当时来说“最具挑战性”的反导试验。SM-3历次拦截试验记录如表2所示。

表2 SM-3历次拦截试验记录Tab.2 Previous intercept tests of SM-3

表中，√表示命中目标，×表示未命中目标。其中，SM-3试验中有两次齐射，分别为 FTM-13和FTM-21试验。

拦截试验失败原因列举如下：

1）FM-5：故障原因系拦截弹姿轨控系统出现故障；

2）FTM-11：故障原因系操作人员失误引起火控系统故障，弹未发射；

3）Pacific Blitz：故障原因系超期服役红外导引头故障导致一个靶标被拦截、另一个脱靶；

4）JFTM-2：故障原因系拦截弹方向偏移和高度控制设备故障；

5）FTM-16 E2：故障原因系第三级火箭发动机失效；

6）FTI-01：故障原因系弹上使用的内存芯片未进行筛选；

7）FTO-02E2a：故障待查明和评估；

8）SFTM-02：故障原因系作战指令错误遭遇前自毁；

9）FTM-29：故障原因系惯性测量装置故障；

10）其中FTO-02E1和FTO-02E2因靶标飞行异常，弹未发射。

上述拦截试验中具有典型性和标志性的试验如表3～6所示。

表3 SM-3Block IA拦截试验标志事件一览Tab.3 Landmark events of SM-3Block IA intercept tests

表4 SM-3Block IB拦截试验标志事件一览Tab.4 Landmark events of SM-3Block IB intercept test

表5 SM-3Block IIA历次飞行／拦截试验一览Tab.5 Previous flight／intercept tests of SM-3Block IIA

随着2018年1月29日FTM-29试验的失败，原先规划的三次实战条件下的测试（FTO-3E1、2、3）有可能延迟或取消，在SM-3 Block IIA正式列装前估计还会有几次拦截试验。

截止目前，美军共进行过6次作战性综合飞行试验，主要验证在复杂的作战环境中由宙斯盾BMD系统、末段高层区域防御（THAAD）和爱国者PAC-3系统组成的区域反导体系的分层防御能力［8］，其中2次因靶标故障未发射SM-3拦截弹。

表6 SM-3作战性综合飞行试验一览Tab.6 Previous operational fight tests of SM-3

美日将继续推进SM-3 Block IIA拦截弹的联合开发和拦截／作战性综合飞行试验，同时美国正重构SM-3 Block IIB型拦截弹项目计划，转为一个技术研发项目，将原用于该计划的经费转用于采购更多的拦截弹和发展先进杀伤器技术——通用杀伤器和多目标杀伤器，从而提高SM-3拦截弹性能。

4 装备与部署情况

美国为SM-3系列导弹发展海陆通用型拦截弹，并在欧洲分三个阶段部署［9］：第一阶段（截止2011年），在2011年利用美国现有导弹防御系统欧洲部分的探测雷达系统、海基宙斯盾系统和现有能力的SM-3 Block IA完成部署以应对欧洲面临的近程导弹威胁；第二阶段（截止2015年），在2015年部署完成经过改良、在陆海皆可发射和扩大防御范围的SM-3 Block IB导弹，以扩大对欧洲的保卫范围；第三阶段（截止2018年），在2018年完成部署经过改装的性能更好、可拦截远程弹道导弹的SM-3 Block IIA拦截弹。

SM-3导弹于1999年首次交付美国海军使用，SM-3 Block I共生产了11枚且4枚用于测试；Block IA于2011年列装，是该系列第一个批量生产列装型号；Block IB于2014年4月首次部署，截止2017年底美国海军累计采购247枚SM-3 Block IB型拦截弹，实际累计交付146枚SM-3 Block IB型拦截弹。SM-3导弹目前只装备在具有弹道导弹防御能力的宙斯盾系统中，美国已具备了拦截采用简单突防措施的近程和中程弹道导弹的能力。

2013年10月，美国首次在罗马尼亚部署宙斯盾岸上系统，可发射 SM-3 Block IA、Block IB和 Block IIA；2015年底装载有SM-3 Block IB型拦截弹的4艘宙斯盾导弹防御系统的驱逐舰已部署于西班牙诺福克军港和梅波特港。

Block IIA拦截弹可以陆基部署，也可以海基部署，而地基拦截弹GBI海基部署的可能性很小，同时由于Block IIB的下马，Block IIA将成为未来一段时间宙斯盾反导系统的“终极”杀招。因此，从各种分析来看，美军将会大量部署Block IIA拦截弹，来提升其本土防御能力和战区防御能力。到2030年后期，美国可能部署有350～650枚Block IIA拦截弹。根据美海军规划，到2040年美海军具备宙斯盾反导能力的舰艇数量将达到77艘，Block IIA型拦截弹的部署数量将达到500～600枚，每艘宙斯盾驱逐舰最大能够装备96枚Block IIA型拦截弹。

日本是除美国外第一个装备SM-3导弹的国家［10］，SM-3 Block2A 导弹预计将于2019年前后研发完毕，几年后将在日本海上自卫队舰船上部署。

5 结束语

SM-3导弹是美国武器系统螺旋式渐进升级开发的典范［11］，发展至今对于中近距弹道导弹已经具备了相当高概率的拦截能力。SM-3导弹及海基导弹防御系统是美国反导系统中在可靠性和高性能平衡方面最为出色的系统，通过发展SM-3系统使其成为美国本土陆基中段反导能力的补充，更使美国在动能拦截反导体系建设上坚定了步伐。