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陸基“愛國者”導彈改裝上艦
送交者: 一劍破天 2025年02月13日18:22:17 於 [軍事天地] 發送悄悄話
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據美國《海軍新聞》網站報道,2023年1月10~12日,在華盛頓舉行的第35屆美國海軍水面艦艇協會全國研討會上,洛克希德·馬丁空間系統公司首次對外展出了能夠利用Mk-41垂直發射系統發射的海軍版“愛國者”先進能力-3分段增強型(PAC-3MSE)導彈模型。洛克希德·馬丁公司導彈與火控部海軍系統副總裁托馬斯·科普曼在接受《海軍新聞》視頻採訪時表示,之前在太平洋導彈靶場針對反導防禦開展的陸基宙斯盾項目中,已經進行了“愛國者”與宙斯盾防空導彈武器系統相關作戰單元的整合工作。洛克希德·馬丁公司導彈與火控部的湯姆·卡瓦諾談到了將PAC-3MSE導彈集成到宙斯盾武器系統所做的努力:“我們已經為(美國)政府進行了一系列測試和集成工作,在此期間,展示了在不同層次進行宙斯盾武器系統的裝備集成能力,在不久的將來進行飛行測試。”卡瓦諾強調,由於潛在對手清楚美國海軍裝備的“標準”系列艦空導彈50多年來的發展水平,且制定了相應的對抗措施,PAC-3MSE型導彈的加入無疑將改變目前這種攻防態勢。PAC-3MSE導彈的動能攔截、Ka波段主動雷達尋的制導系統和高空推力控制等能力,將開啟美國海軍防空新格局。

此事件之所以引人注目,是因為美國海軍沒有將陸基導彈改裝上艦的習慣。早在20世紀50年代,美海軍就得出結論:對陸基和海基導彈的要求差別較大。例如,陸基導彈的質量很關鍵,尺寸則沒有太嚴格的要求。相反,對海基導彈的尺寸有嚴格的限制,質量反倒沒有太過要求。究竟是什麼原因使美國海軍一反常態,對陸基防空導彈上艦產生濃厚的興趣呢?

“愛國者”導彈上艦的由來

其實,可垂直發射的“愛國者”防空導彈的概念由來已久。早在2008年7月10日,美國《華盛頓時報》就曾報道,中國即將部署一種能夠打擊美國航母和其它艦船的新型常規彈道導彈,引起了西方媒體的廣泛擔憂。實際上,美國海軍早已着手研究對抗措施。美國《航空周刊》2008年3月20日發文稱,洛克希德·馬丁公司歷時一年完成了一項可行性研究,旨在論證“愛國者”PAC-3型防空導彈集成到宙斯盾戰艦上的可能性,一旦這一設想得以實現,無疑將使美國及其盟國海軍顯著提升宙斯盾艦對彈道導彈的防禦能力。美國海軍表現出的興趣為洛克希德·馬丁公司開發可從Mk-41垂直發射裝置發射的“愛國者”導彈項目注入了活力。2022年,洛克希德·馬丁公司在推進“愛國者”導彈上艦項目上取得重大進展,並向美國政府展示了這種整合成果。

美國海軍宙斯盾艦的標配一直是“標準”系列防空導彈。從性能上講,艦載宙斯盾作戰系統採用的“標準”3導彈是當時最好的反彈道導彈之一,能夠攔截大多數中短程彈道導彈。然而,美國海軍研製“標準”3導彈的初衷,更多地是考慮讓其作為美國“海基反導系統”的重要組成部分,將其部署到前沿地帶,對處於上升段或中段的來襲彈道導彈進行攔截,保衛美國本土或戰區地面目標。使用“標準”3導彈完成對抗反艦彈道導彈任務未嘗不可,但是,“標準”3畢竟是一款射程超過500千米的三級導彈,價格昂貴,用來攔截射程區區幾百千米的彈道導彈未免有些浪費。再者,“標準”3導彈採用紅外末制導系統,強烈的氣動加熱會影響其跟蹤目標,所以只能在大氣層外攔截處於飛行中段的導彈,無法攔截再入大氣層的彈道導彈,同時也無法對抗助推滑翔型的高超音速滑翔彈頭。此外,在當時及相當一段時間內,PAC-3導彈的裝備數量將非常有限。因此,美國海軍迫切需要裝備一種更為經濟、射程不大但具備大氣層內反導能力的導彈。目前,美國海軍裝備有下述防空導彈:

RIM-66MSM-2MR(“標準”2)中遠程防空導彈(射程可達120千米),用於殺傷飛機和巡航導彈等空氣動力目標。彈道中段採用指令制導,飛行末段半主動雷達/被動紅外複合制導。受紅外傳感器制約,導彈對地平線外目標的殺傷能力有限。

RIM-156ASM-2ER(“標準”2)遠程防空導彈(射程達240千米),用於殺傷空氣動力目標。目前被“標準”6(SM-6)型導彈替代。彈道中段採用指令制導,飛行末段半主動雷達制導。

RIM-161C/D/ESM-3(“標準”3)超遠程反彈道導彈(射程大於500千米),僅用於在大氣層外攔截彈道導彈和航天器。中段採用指令制導,飛行末段紅外被動制導。其戰鬥單元—動能攔截器具有非空氣動力外形,在稠密大氣層內無法發揮作用。

RIM-174A/BSM-6(“標準”6)遠程和超遠程防空導彈(射程大於240千米),主要用於殺傷空氣動力目標,攔截再入大氣層的彈道導彈彈頭的反彈道導彈能力有限。彈道中段採用指令制導,飛行末段為主動雷達制導,因此能夠自主搜索和殺傷地平線外目標。RIM-162A/B/C/DESSM(“改進型海麻雀”)中近程防空導彈(射程約50千米),用於殺傷空氣動力目標。早期改進型採用指令和半主動雷達自導引,最新的改進型號裝備了主動雷達尋的頭,尾部推力矢量控制。上述改進使導彈具有更強的機動性能,制導能力更強,因而提高了速度、射程、機動性、精度和殺傷力。

RIM-166RAM(“拉姆”)是一種自衛型防空導彈(射程小於10千米),用於替換“火神-法蘭克斯”艦載機關炮,殺傷空氣動力目標。

在美國海軍看來,對現役導彈進行適應性改進來執行這種任務自然是省時、省力的最好辦法。“標準”2改進型導彈雖然也能完成這一任務,但它同樣面臨與“標準”3導彈相似的問題,即體積較大,造價也高。此外,美國海軍的“改進型海麻雀”(ESSM)具備攔截彈道導彈的潛力,該彈採用慣性制導+中段數據鏈指令+主動(半主動)雷達末制導的制導方式,最大機動過載60g,射程50千米,採用破片殺傷戰鬥部,主要攻擊飛機和巡航導彈等空氣動力目標,攔截彈道導彈效率較低。如果讓ESSM攔截彈道導彈,就必須對其進行較大改進,為其開發一種輕型高精度的動能殺傷戰鬥部(KKV),並將主動(半主動)雷達末制導改為紅外末制導或者毫米波雷達末制導,如此操作代價顯然更高。在這種情況下,同樣具備較強反導攔截能力、技術成熟、成本相對低廉、兼容性較好的PAC-3系統就進入了美國海軍的視野。

PAC-3MSE導彈是MIM104“愛國者”防空導彈家族的一個分支。PAC-3MSE與之前的MIM-104BPAC-1和MIM-104C/D/EPAC-2導彈的共同點很少。它以經過實戰驗證的PAC-3CRI低成本導彈為基礎,升級了制導系統,使用更大的控制舵和雙脈衝固體火箭發動機,2018年開始進入生產,是“愛國者”導彈的最新型號。新導彈以降低殺傷距離為代價,強調設計的緊湊性和高機動能力,對彈道導彈的最大攔截距離在40千米以內。和PAC-2GEM制導增強型導彈相比,PAC-3MSE彈體明顯要細,彈翼尺寸也小。由於尺寸較小,一部M903發射車可裝填12枚PAC3MSE型導彈,若換裝PAC-2型導彈,則只能配裝4枚。

PAC-3MSE的主要特點在於,這種導彈從一開始就被設計成專門用於攔截彈道目標的反導導彈。與之前通過彈上雷達跟蹤目標的指令制導型導彈不同,PAC-3MSE導彈帶有毫米波自尋的頭,主動雷達導引。這使得它能夠濾除干擾和假目標,精確跟蹤諸如彈道導彈彈頭之類的小型目標。

作為自主氣動裝置的姿態控製發動機,配合彈翼進行PAC-3MSE導彈的末段控制,保證制導精度。姿控發動機由180個不同朝向的固體燃料發動機(也稱側向推力器)構成,徑向分布在彈體前部,緊挨着自尋的頭,可調整導彈的俯仰和偏航姿態,快速建立攻角,是能夠實現碰撞殺傷攔截高速彈道導彈目標的關鍵。通過成組地點燃指向要求方向的發動機,PAC-3MSE導彈可以快速有效地控制自身的運動,實施常規空氣舵無法達到的急劇機動。由於姿態控製發動機瞬間產生非常大的推力,控制系統使導彈在撞擊目標前的幾秒鐘內進行航向修正。

PAC-3MSE導彈彈頭是一種動能攔截器,採用直接碰撞方式摧毀目標。破片殺傷戰鬥部的試驗表明,其對彈道導彈彈頭(非常堅固且不易被破片毀傷的小尺寸目標)的作用效能很低,對集束式彈頭的毀傷效果幾乎為零(破片充其量只能摧毀若乾子彈藥)。因此,把希望都寄托在了以整個PAC-3MSE導彈重量撞擊敵方導彈彈頭,碰撞產生的動能保證瞬間摧毀目標。

有關PAC-3MSE導彈的一個有趣的細節是採用了所謂的“殺傷增強裝置”。該裝置實際上是由24根鎢棒構成的子彈藥,與目標接觸前,PAC-3MSE導彈殺傷增強裝置在其周圍低速釋放鎢棒,形成2個直接碰撞殺傷環,等效於擴大了彈體直接碰撞殺傷半徑,大大降低了射擊彈道目標的脫靶概率。因此,PAC-3MSE導彈完全能夠在飛行末段殺傷彈道目標和高超音速目標,此時,目標距離近,來不及實施機動以規避被擊中的風險。

當使用PAC-3MSE導彈對抗飛機、無人機、巡航導彈等氣動目標時,殺傷增強裝置也很重要。與彈道導彈不同的是,飛機的飛行速度“太慢”,單純的導彈直接命中只會在機翼或機身上穿個洞,不會摧毀飛機。25個殺傷要素(導彈本身外加24個殺傷增強裝置)同時撞擊,足以保證將任何飛機打成漏勺。

PAC-3MSE導彈已成為末段低層反導系統的主力攔截彈,而末段低層反導正是美國國家級反導系統的最後一道屏障。

現在,美國海軍需要PAC-3MSE的原因已經很清楚了。這種導彈能夠對處於飛行軌跡末段的彈道和高超音速目標實施有效攔截。此時,上述彈道和高超音速目標已直接面對要攻擊的對象,且無法實施機動,否則將會脫靶。如今,美國海軍武器庫中根本沒有類似彈藥,其大部分現役防空導彈都用於防禦空氣動力目標,最多只有有限的反彈道導彈能力。專用反導導彈SM-3適用於大氣層外攔截,即通過攔截近太空彈道導彈,來保護艦艇編隊,而無法保護艦船本身,使之免遭已進入大氣層的彈道導彈彈頭的攻擊。

這種做法早在1990~2010年間已經形成,當時美國海軍艦艇的主要威脅依然是敵方飛機和亞音速巡航導彈。同時,彈道導彈防禦主要是在“部署艦船保護城市和地面設施”的背景下進行的,防護艦船免受彈道導彈攻擊並不重要。然而,後來的情況發生了很大變化。俄羅斯頻頻展示“匕首”空射彈道導彈、“鋯石”高超音速反艦導彈,以及在武器市場上積極推銷超音速反艦導彈,使彈道導彈和高超音速導彈攻擊成為對美國海軍的最主要威脅。

鑑於攔截實施機動的彈道導彈和高超音速導彈任務的複雜性,美國人也曾寄希望於“軟殺傷”:通過抵消偵察和配置虛假目標,使敵方難以發現和識別其艦艇,以及對已發射導彈的制導和通信系統進行無線電電子壓制(如果不知道在何處搜尋目標,或者無法在假目標和干擾中分辨出目標,即使是高超音速反艦導彈也無法擊中目標)。然而,這種方法的缺陷顯而易見,還是需要“硬殺傷”摧毀敵方導彈。


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“愛國者”導彈上艦的可行性

PAC-3MSE導彈上艦,首先要解決和宙斯盾作戰系統的兼容問題。PAC-3系統採用了初段捷聯慣導+數據鏈中段制導+毫米波雷達末制導的制導方式,其制導雷達為AN/MPQ-65雷達,工作頻率C波段(5.25~5.925吉赫)。而宙斯盾系統的初中段制導體制與PAC-3系統相同,末制導採用了半主動雷達、主動雷達制導和長波紅外自尋的(視導彈不同),其AN/SPY-1相控陣雷達工作頻率為S波段(3.1~3.5吉赫)。兩種導彈系統制導體制在初中段完全相同,只是在末端有所不同,但PAC-3MSE導彈具有主動尋的制導能力,它不需要武器系統艦載雷達在彈道末段對目標進行“照射”,所以這決定了它們存在相互兼容的可能性。

實際上,解決兼容性問題的關鍵就是要對PAC-3MSE導彈的指令接收裝置/數據鏈系統進行相應改進,使其可以接收宙斯盾系統的控制信號。其次,PAC-3MSE導彈上艦還需要解決導彈垂直發射的問題。陸基PAC-3MSE導彈採用了定角箱式傾斜發射技術,如果改為垂直熱發射要考慮低速下的控制轉彎以及相應的軟件問題。實際上,低速控制對於陸基PAC-3MSE導彈也是必要的,因為其發射架並不和目標保持精確隨動,導彈發射後在低速段仍要進行姿態調整,涉及的軟件問題解決起來也相對簡單。此外,宙斯盾作戰系統也需要對作戰軟件進行一定改進,作為一種開放式系統,進行這種升級改造並不是很困難的問題。

綜上所述,將PAC-3MSE導彈融入宙斯盾系統並沒有太大的技術障礙。此前,美國陸軍曾經成功地將採用全程半主動雷達制導的“霍克”防空導彈系統同“愛國者”防空系統融合在一起,使用後者的AN/MPQ-57相控陣雷達控制前者發射的導彈,相關技術運用已經比較成熟,將此技術運用在PAC-3MSE系統與宙斯盾系統上並無難題。按照洛克希德·馬丁公司一位工程師的說法,只需對PAC-3MSE導彈稍加改動就可用於宙斯盾艦,這其中包括為調整導彈發射姿態和S波段通訊模塊所進行的軟件部分的修改。該公司的一位官員也表示,集成工作“將比較容易進行”。

洛克希德·馬丁公司打算使該導彈適合部署在所有裝備Mk-41垂直發射系統的美國海軍艦船上,包括“阿利·伯克”級驅逐艦、“提康德羅加”級巡洋艦,以及未來的“星座”級護衛艦。

生產因素也很重要,PAC-3MSE導彈正以每年約500枚的規模批量生產,計劃在2023年達到550枚。據塔斯社2020年5月1日報道,美國陸軍購買了一批總價值60.7億美元的PAC-3MSE防空導彈,根據合同要求,將在2021~2023財政年度(2020年10月1日~2023年9月30日)交付。為了履行訂單,洛克希德·馬丁公司正在擴大位於阿肯色州卡姆登工廠的生產能力,該廠是PAC-3MSE導彈的組裝地。

PAC-3MSE導彈可以在海軍最重要的反導防禦任務中為“標準”系列導彈提供補充。相比之下,SM-6導彈目前的年生產能力為125枚,計劃到2026年也只能達到200枚。因此,PAC-3MSE導彈可以為美國海軍提供另一個具有反導能力的導彈來源,有效解決美國海軍缺乏現代型號導彈的問題。

總的來說,該進展凸顯美軍在武器系統平台多功能化開發,以及最大限度提高其兼容性方面所選方法的高效性。項目實施過程中工程量相對較小,通過修改軟件,將按照不同條件和要求,使原理上不同的系統(如“愛國者”和宙斯盾)相互集成。儘管這種做法與高度專業化的產品相比,有時會降低具體系統的效能,但使用靈活性抵消了這種做法的不足。

“愛國者”導彈上艦的好處

美國海軍採用艦基PAC-3MSE導彈後,首先會提高宙斯盾艦攔截中近程彈道導彈的火力密度和載彈量,同時降低單次攔截成本。PAC-3MSE導彈的彈體相對較小,上艦後可能會像ESSM導彈一樣,在Mk-41垂直發射系統的一個發射單元內配裝多枚導彈,大大提高單艘艦艇反導作戰的載彈量,滿足抗擊以艦船編隊為目標的彈道導彈飽和攻擊的需求。

其次,可以為美國海軍艦艇增加一道大氣層內的攔截線,形成以“標準”3導彈實施大氣層外攔截、PAC-3MSE進行大氣層內攔截的高低搭配模式,提高艦隊對彈道導彈防禦的安全係數。

第三,採用PAC-3MSE導彈後,宙斯盾系統在對空防禦方面增加了一種制導體制和一個制導波段,“標準”2導彈末段使用的半主動雷達導引頭,由艦載照射雷達“照射”目標引導,PAC-3MSE導彈則採用了全新的毫米波主動雷達導引頭。使用不同制導方式的2種導彈,無疑會使宙斯盾系統進行防空反導作戰時的電子對抗能力得到增強。

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“陸海通用”發展趨勢

PAC-3MSE導彈“下海”加快了面空導彈發展的“陸海通用”趨勢。事實上,蘇聯/俄羅斯一直採取陸海通用的發展模式,其海軍不少防空導彈直接來自陸基系統。例如,蘇聯/俄羅斯的S-125、Buk、S-300等防空導彈都有對應的艦上型號,而海軍的一些防空導彈再經過必要改進後又用於地面系統。相反,美國海軍和陸軍之前在防空導彈系統研發方面始終各行其道。這一點在第三代防空系統的發展思路上體現得尤為明顯。美國陸軍的“愛國者”系統和海軍的“標準”基本型在射程、射高等主要性能指標方面相似,但是陸軍在“愛國者”PAC-3上選擇了縮減體積,加大火力密度,主要用於反導點防禦的路線;而海軍卻把“標準”基本型導彈加大,增加助推段,使其一躍成為能夠攔截衛星的中段反導系統。現在,美國海軍已準備採用PAC-3MSE導彈。

2022年12月6日,洛克希德·馬丁公司向美國陸軍快速能力和關鍵技術辦公室交付了首套“中程打擊能力”導彈發射系統原型,也稱為“提豐”(Typhon)中程導彈武器系統。它以艦載“戰斧”巡航導彈和“標準”6防空導彈為基礎研發,發射系統採用經Mk-41垂直發射系統改裝的垂直發射架,指控系統使用宙斯盾系統的改進版本,整套系統搭載在卡車底盤上。這種基於成熟技術改進的做法,大大縮短了研發周期。該系統填補了中程打擊能力(MRC)導彈與遠程高超音速武器(LRHW)之間的火力空白。這一操作與洛克希德·馬丁公司整合陸軍和海軍防空導彈系統計劃的努力大致一致。

洛克希德·馬丁公司還不遺餘力地推進Mk-41垂直發射系統“由海向陸”轉變。據悉,艦載Mk-41系統可以配裝種類繁多的各型導彈,近乎“標準化”的勢頭,這是諸如“愛國者”等陸基機動式防空導彈武器系統所不具備的。有分析指出,洛克希德·馬丁公司通過此舉意在儘可能地搶占美軍未來武器市場。為謀求上述目標,洛克希德·馬丁公司很早就在布局了,這在Mk-41身上得到體現。目前,該系列垂直發射平台不光有艦載固定式垂直發射型號(MK-41),還有能夠快裝快卸的螺栓固定式斜架發射型號(MK-41-ADL)、能夠拉着到處跑的“標準”集裝箱型號(MK-41-Typhon)等產品,正向着全面統一陸基導彈發射系統的方向發展。

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