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簡評印度PDV反導試驗 (圖文) zt
送交者: 一劍破天 2014年04月30日20:05:37 於 [軍事天地] 發送悄悄話
印度人還是一如既往的不(tree)靠(new)譜(bee)。4月23日先是宣布Akash防空導彈試驗成功,第二天就承認其實試驗失敗了。4月27日宣布新型反導彈PDV試驗成功,第二天就承認其實只是“部分成功”,最關鍵的導彈攔截根本就沒發生。

印度教徒報》4月28日的一篇報道給出了此次試驗的一些細節:靶彈是當地時間9:07從孟加拉灣的海上發射的,用於模擬一枚射程超過2000 km的導彈。攔截彈PDV於兩分半後發射,導彈出大氣層外後整流罩分離,紅外導引頭探測到彈頭目標,並在120 km高度處進行了“攔截”。之所以打引號,是因為實際上並沒有發生真正的攔截。根據DRDO的解釋,此次試驗主要目的是驗證首次使用的紅外導引頭的探測和跟蹤性能,而攔截彈內的彈頭沒有引爆(Mr. Chander, architect of India’s Agni series of missiles, said, “The mission’s main objective was to track the target missile. We wanted to see the performance of the IR seeker. The warhead in the interceptor missile was not meant to be exploded in this mission. Since we did not fire the warhead, the debris did not fall.”

客觀的說,此次試驗創造了印度的很多“第一”。首次使用兩級固體助推,縮短了反導彈的反應時間;首次在反導彈上使用了整流罩,並在大氣層外成功分離;首次使用紅外導引頭,並探測到目標;反導彈的飛行高度和飛行距離也是歷次試驗中最遠的。從這些方面來說,與此前的PAD反導彈相比都是有進步的。

簡評印度PDV反導試驗 - kktt - 長纓在手 敢縛蒼龍簡評印度PDV反導試驗 - kktt - 長纓在手 敢縛蒼龍
從PDV(左圖)的設計上來說,與以色列的“箭-2”反導彈(右圖)有很多相似之處——都是兩級固體助推,都是主動雷達+紅外成像雙模式導引頭。區別是,“箭-2”是用於大氣層內高層反導的,而PDV是在大氣層外攔截,因此沒有“箭-2”二級末端的氣動舵。鑑於印度與以色列有很密切的軍事技術合作關係,在對付伊斯蘭國家的導彈上也有共同需求,印度很可能得到了來自以色列的技術援助。本文開頭提到的Akash地對空導彈是印度從蘇聯SA-6導彈仿製的,但是從1974年開始仿製了30多年也沒成功,直到2007以色列開始介入,短短幾年項目就取得很大進展,2012年開始交付印度軍方。印度在PAD的研製中也得到了以色列的幫助,所用的反導預警跟蹤雷達“劍魚”就來自以色列“箭-2”系統的“綠松”L波段相控陣雷達。

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以色列EL/M-2080“綠松”相控陣雷達

本次試驗最大的看點是採用了主動雷達/紅外成像雙模導引頭。高性能的紅外成像器件和彈載主動雷達都是只有極少數國家才掌握的技術,以色列“箭-2”的紅外成像導引頭是Raytheon提供的,主動雷達導引頭來自Lockheed Martin,而以色列的電子工業水平遠比印度高,筆者懷疑印度的紅外導引頭得到了外國的技術援助。PDV的主動雷達導引頭很可能繼承自PAD,而PAD的主動雷達導引頭是俄羅斯提供的技術。沒有這些技術援助,印度的反導是根本搞不起來的。

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PAD的主動雷達導引頭

儘管DRDO宣稱PDV的首次試驗取得成功,但筆者還是有幾點疑問:

一,PDV是動能攔截嗎?

動能殺傷攔截(KKV)與非動能殺傷攔截的區別在於,動能殺傷是依靠攔截彈本身的動能攔截目標,攔截彈與目標之間的相對速度可達4~10 km/s,比動能鑽地彈的速度還快,因此只要能直接命中目標就可以將其摧毀。而非動能殺傷需要其他能源(一般是高爆炸藥)驅使彈丸、破片、連續杆等類型的戰鬥部飛向目標對其殺傷。比較而言,動能殺傷方式摧毀目標的效果好,導彈整體重量小,但對制導精度要求高,脫靶量必須小於目標的尺寸,因此技術難度非常高。迄今為止,只有美國和中國實現了動能殺傷方式的反導攔截

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採用KKV的THAAD沒有可引爆的“彈頭”,完全依靠導彈本身的動能殺傷目標

2009年3月《今日印度》的一則報道最早披露PDV,DRDO的Dr. V. K. Saraswat向記者表示,PDV是可與美國的末端高層攔截彈THAAD相類比的導彈(It is in the class of the THAAD),但沒有明確說PDV是否採用THAAD那樣的動能殺傷攔截。在此後印度媒體的報道中,曾多次使用Hit-to-Kill來描述PDV。但是,印度媒體同樣用Hit-to-Kill來描述PAD和AAD的攔截試驗,似乎是把Hit-to-Kill當作intercept的同義詞來使用,而PAD和AAD並不是動能殺傷,而是破片殺傷。因此印度媒體所說的Hit-to-Kill並不能說明PDV是動能殺傷。

PDV採用紅外導引頭也不表示它就是動能殺傷的。空空導彈有很多紅外導引頭的,全是破片或連續杆殺傷。在大氣層外使用紅外導引頭主要目的是增加探測距離。彈載主動雷達頭由於發射功率有限,作用距離一般只有20公里左右,對於反導是不夠用的,而紅外導引頭探測距離最遠可以到幾百公里。

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THAAD的紅外導引頭側窗

筆者查詢了英國IHS Janes數據庫,在Land Warfare Platforms: Artillery & Air Defence - PAD/AAD辭條中對PDV有如下描述:“A new Prithvi interceptor missile codename PDV will be a solid propellant two-stage missile with a new controlling system that allows for the missile to be controlled at an altitude of more than 150 km. The PDV is expected to use the new P-charge warhead, a Multiple Explosively-Formed Projectile-charge (MEFP) based warhead. The high-hit density (repeated impact) warhead has the ability to penetrate targets protected by thick steel casings and cause extensive damage within.” 根據Janes的情報,PDV用的不是KKV,而是多爆炸成型彈丸(MEFP)戰鬥部。MEFP是一種能提高殺傷效果的定向戰鬥部,依靠高爆炸藥的能量驅使金屬塊形成特定形狀的定向高速彈丸,從而殺傷目標。

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爆炸成型彈丸的成型和殺傷效果示意圖

MEFP戰鬥部的優點是可以用較少的裝藥實現全向戰鬥部的殺傷效果,而且殺傷半徑和殺傷力也比同樣裝藥的全向戰鬥部強。與動能殺傷方式相比,採用MEFP戰鬥部的脫靶量要求較低(最大可以到~100米),因此對導引頭的精度要求不像KKV那麼高,是一種較廉價的攔截方式。但是戰鬥部畢竟也有一定重量(典型的有幾十千克),因此不利於導彈的小型化。

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更離譜和令人不可思議的是,根據上述《印度教徒報》的報道,在4月27日的試驗後,記者採訪了DRDO的人。Asked whether “a hit-to-kill” took place in the mission as it did in the previous six other interceptor flights from the Wheeler Island, he said: “We have to work out the missed distance between the target missile and the interceptor. Based on that, the hit-to-kill would take place. We are not able to say right now whether the hit-to-kill took place.” Yet another scientist said, “Whether the target missile was destroyed or not, I cannot say right now.
由於warhead沒有引爆,要根據測量得到的攔截彈與靶彈之間的脫靶量判斷是否能夠實現攔截,這顯然不是KKV。KKV是一錘子買賣,撞上就攔截成功,撞不上就是失敗。況且正常的KKV裡面根本就沒有能夠引爆的warhead。而如果是採用MEFP戰鬥部就說得通了,只要脫靶量小於戰鬥部的作用半徑,理論上來說,如果戰鬥部能成功引爆,可以實現對目標彈頭的殺傷攔截。但是,直到試驗後第二天,DRDO的人仍然沒有搞清楚此次試驗的脫靶量到底是多少(但這並不妨礙DRDO對外宣布試驗成功),因此事實上也就無法判斷能否實現攔截。至於說戰鬥部是本來就沒打算引爆,還是因為脫靶量太大而沒有引爆,外人就無從知曉了。連印度國內也有人懷疑,印度以前的反導試驗到底是否真的實現了攔截(the DRDO, using conventional warhead interceptors, has remained silent on whether the interceptions were indeed direct hits.)。

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那麼,PDV是否可能如同愛國者PAC-3導彈那樣採用的是KKV+破片增強戰鬥部呢?筆者認為這是多此一舉的。PAC-3是大氣層內低層攔截彈,兼顧攔截彈道式目標(戰術彈道導彈)和吸氣式目標(飛機、巡航導彈等)。對於彈道導彈,PAC-3不啟用殺傷增強裝置,完全靠彈體直接碰撞殺傷;對於吸氣式目標,才啟用殺傷增強裝置。而大氣層外攔截彈,只攔截彈道導彈,KKV直接撞擊彈頭就可將其摧毀。對於彈頭不分離的導彈,如果導引頭沒能判斷出彈頭的位置,即使KKV撞擊到彈體也能破壞彈頭的姿態,使其無法正常再入,從而在大氣層中解體失效。因此,大氣層外攔截彈的KKV如果能夠正常工作,原則上是不需要破片增強戰鬥部的。而對於加速性能和飛行速度都要求很高的反導彈來說,任何不必要的戰鬥部都是應該去掉的。

從原理上說,印度以前搞的PAD/AAD採用破片殺傷方式,攔截彈頭不分離的導彈,脫靶量要求是10米以內;而PDV如果採用動能殺傷方式,攔截彈頭分離的導彈,脫靶量要求是~0.1米。這顯然是個大躍進。美國和中國在發展KKV的過程中,都是先試驗攔截大目標(衛星或者彈頭不分離的導彈,脫靶量要求~1米),然後再試驗小目標(彈頭分離的導彈)。而印度如果在研製KKV的第一步就嘗試攔截彈頭分離的導彈,明顯不符合武器裝備研製發展的一般規律。筆者認 為,Janes的情報還是比較可信的,PDV並不是動能殺傷攔截。印度人可能也在(與以色列合作)研究KKV技術,但應該是用於以後的AD-1和AD-2反導彈。

二,PDV導彈能否攔截射程2000 km的導彈?

根據DRDO的公告,本次試驗的靶彈是用PAD改裝的。PAD的主動段終點速度是6馬赫(2 km/s),而射程2000 km的彈道導彈主動段終點速度大約是3.9 km/s,因此PAD根本不可能如DRDO所宣傳的那樣模擬射程2000 km的彈道導彈。印度為什麼不用自己的射程達到2000 km的Agni-2導彈來進行試驗呢?除了技術和經濟原因外,可能還有地理原因。印度人口幾乎中國一樣多,但是國土面積不足有中國1/3,除了西部與巴基斯坦接壤的沙漠和北部與中國接壤的喜馬拉雅山區,都是人口稠密的地區,無法進行反導這種高風險的武器試驗。世界各主要大國中,中俄國土面積廣闊,有大量的無人區可以用來進行導彈試驗,俄羅斯甚至可以在本國國土內進行洲際導彈全程試驗。美英法主要在海上進行遠程導彈武器的試驗,印度也選擇了在海上試驗。但是,目前印度僅有的一個導彈武器綜合試驗場(ITR)要在海上進行反導試驗有很大的局限性。ITR分布在Wheeler島和Chandipur兩處,兩地相距僅有70公里。AAD試驗中攔截彈和靶彈各從Wheeler島和Chandipur發射,距離太近,因此不得不讓靶彈按高彈道飛行(下圖),從而使反導試驗的難度大大降低。

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AAD反導試驗彈道示意圖

PAD試驗的靶彈是Dhanush,與PDV的靶彈PAD類似,都是從孟加拉灣的海上發射的。印度海軍目前唯一一艘可發射Dhanush/PAD彈道導彈的軍艦是INS Subhadra(舷號P51)。根據2012年的一則報道,PDV試驗的靶彈將從距離Wheeler島300~350公里的海上發射,並飛行150公里。而另據印度媒體報道,PDV的攔截距離超過100 km。印度為此次PDV試驗宣布的海上禁航區為一個220*240 km的平行四邊形,其中距離Wheeler島最遠的點(最下方)確實有300 km,考慮到安全因素,筆者推測此次PDV試驗的彈道如下圖所示。PDV飛行約120~150 km,靶彈飛行約150 km。PAD的最大速度是2 km/s,如果按照正常彈道,2.5分鐘(150秒)肯定要飛出150 km距離的範圍,因此PAD應該也是採用了高彈道飛行。假設靶彈速度垂直分量最大值為1.7 km/s,已知“攔截”高度大約是120 km,與主動段關機點速度差不多,筆者估計靶彈飛行總時間約為2*1700/9.8~350秒,這樣PDV的飛行時間約為200秒,其中包括約60秒的主動段。PDV總的飛行斜距約為170~200 km,彈道弧長約為200~250 km,按此推算PDV的主動段關機速度約為6~7馬赫,最高點速度約為4~5 馬赫,相當於射程600 km的彈道導彈,這些數據都與印度媒體披露的PDV速度和攔截高度一致。實際上,PDV的尺寸(1米直徑,約10米長)與DF-15非常接近,且都是固體發動機。考慮到PDV的二級發動機質量很小,主要用於軌控,提供的速度增量不大,兩者射程相近也就是很自然的了。

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筆者推測的印度4月27日PDV反導試驗示意圖

但是PAD畢竟不能模擬射程2000 km的中程導彈。印度目前使用的反導預警跟蹤雷達“劍魚”有效作用距離為600~800 km,對於按照正常彈道飛行的射程2000 km的中程導彈,當“劍魚”雷達發現來襲彈頭時,離彈頭再入只有大約180~250秒,這比上述PDV試驗中雷達發現目標到實現“攔截”的時間(350秒)還要短,因此PDV是根本來不及實現對此導彈的攔截的。究其原因有幾條:1,此次試驗採用了速度過低的PAD靶彈,且是飛行時間長的高彈道;2,PDV攔截彈最大速度不夠快,且助推加速也不夠快,減小了可用攔截時間;3,預警雷達作用範圍小,不能儘早的發現來襲導彈。

為了解決這三個問題,印度需要:
1,採用Agni-II作為靶彈模擬真實的交戰環境,但這需要從較遠的地方發射,現有的靶場是不行的。印度目前正計劃在安達曼群島的Rutland島和安德拉邦新建兩個靶場(參見下圖),可以實現上千公里的飛行彈道。但這同時需要有對海上目標的測控能力作為保障。而且這樣的試驗對於孟加拉國和緬甸的海上交通會造成一定影響。

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印度計劃新建的兩個導彈靶場的位置示意圖(安德拉邦靶場按最大距離考慮)

2,提高助推器性能,研製具有高加速和高比沖的固體發動機,並儘量減小攔截器的重量(如採用KKV)。但這些對於印度都具有很高的技術難度,至少要等到以色列掌握了相關技術後,印度才有可能實現。雖然印度宣稱PDV是與THAAD同類的導彈,但只要比較一下兩者的發射視頻就會發現,PDV點火起飛後更像一個地地戰術導彈,其加速性能根本不像個反導彈,甚至比很多防空導彈飛的還慢;而THAAD起飛加速非常快,主動段只有17秒,就能達到2.8 km/s的速度。這裡的關鍵在於固體發動機的燃燒室壓強不同,燃燒室壓強越高,發動機推力越大,加速性能也就越好。燃燒室壓強受到固體發動機殼體結構強度和噴管喉襯燒蝕性能的限制,這對材料性能有很高的要求。這些方面印度離世界先進水平顯然還有相當的距離。

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THAAD導彈發射

3,研製作用距離更遠的預警跟蹤雷達。據DRDO宣稱,他們已經在研製升級版“劍魚”雷達,作用距離將增加到1500 km。但即使如此,“劍魚”採用的L波段由於頻率較低,因而分辨率不如美國THAAD的的X波段雷達AN/TPY-2(FBX-T)。另外,也不清楚印度本國是否能夠生產雷達所用的T/R組件。當然,以色列是可以生產的,所以印度也就不用擔心了。至於彈道導彈雷達目標識別技術(分辨彈頭、誘餌和電子干擾等)這些更加“高大上”的項目,印度暫時還是不要考慮了,就留給美國和中國操心吧。

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THAAD採用X波段AN/TPY-2雷達,作用距離為1000~1300 km

三、印度發展反導的可行性有多大?

印度認為自己面臨着來自中國和巴基斯坦的彈道導彈威脅,因此要發展導彈防禦系統。印度宣布將分兩階段建設其導彈防禦系統。第一階段是攔截射程2000 km以內的彈道導彈,第二階段是攔截射程5000 km的彈道導彈。每個階段都有兩種導彈,低層攔截彈和高層攔截彈。其中第一階段的低層攔截彈是AAD,高層攔截彈是PAD,未來將用PDV代替。第二階段的低層攔截彈是AD-1,高層攔截彈是AD-2。

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印度的多層導彈防禦系統發展路線圖

根據上面的分析,PDV的技術水平並不高,即使如此還從原定的2010年一直推遲到2014年才進行首次試驗。印度要想攔截射程2000 km的彈道導彈,尚有許多技術問題需要解決,也許最方便的就是藉助以色列“箭-3”的技術。“箭-3”是大氣層外反導彈,採用動能殺傷攔截(KKV)技術,可攔截最大射程2500 km的彈道導彈,以色列主要用於對付伊朗的中程導彈。“箭-3”導彈去年才開始試飛,尚未進行導彈攔截試驗。至於攔截射程5000 km的彈道導彈,技術上要解決的問題就更困難了。實際上,即使是反導技術水平最高的美國,目前能夠攔截洲際導彈的GBI導彈試驗也屢屢失敗,而另一種可以攔截洲際導彈的海基SM-3 blockIIA導彈尚在研製中。而印度的反導技術主要來源以色列,目前沒有掌握攔截洲際導彈的技術,未來也沒有這樣的技術需求。不知道印度有什麼底氣敢宣稱能實現第二階段的目標。從宣傳畫來看,第二階段的兩種導彈似乎是模仿美國THAAD和SM-3。PAD/PDV都是5噸左右,而性能好得多的THAAD和SM-3隻有900 kg和1.5噸,這是明顯的技術差距。印度必須掌握KKV技術,才可能將攔截彈做的這樣小。

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以色利的“箭-3”大氣層外反導彈,左為發射圖,右圖為“箭-3”的KKV示意圖。

導彈防禦決不僅僅只是研製攔截彈這麼簡單(即使這就已經很不簡單了),一個真正有效的導彈防禦系統包括了預警探測、跟蹤識別、通信指揮、多層攔截等規模龐大的系統。即使是美國這樣科技實力和經濟實力都遠超過印度的超級大國家,花了幾十年時間,也還是在不斷摸索着前進。面對朝鮮和伊朗這樣導彈技術水平一般的國家,美國也只是對短程戰術導彈的攔截比較有把握,而中程導彈只需要增加一些技術和經濟成本都不高的突防手段,就可能突破美國目前的導彈防禦網。這也是美國國內一直有人從技術上論證反導不可行的原因之一。假以時日,即使印度的經濟和科技實力都有顯著提高,要想在反導領域追趕上美國也是不太現實的。況且,隨着印度國力的增長,其戰略野心也會隨之增長,未來它“左右逢源”的國際環境是否會發生變化還很難說。

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宙斯盾反導系統的導彈攔截十個階段示意圖

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印度的反導體系概念示意圖,各種美國人設想的要素都有了,能否實現則是另一回事

實際上,導彈防禦只有在面對導彈進攻實力比自己弱小的多的對手時才能起作用。如果對方的導彈進攻實力與己方勢均力敵,甚至強於己方,則對方完全可以依仗強大的導彈進攻能力,使防禦方防不勝防。基於這樣的現實考慮,中國從不謀求能夠防禦美俄巨大的洲際導彈庫,而只追求對周邊國家和地區(包括印度)的中近程戰術導彈的防禦,因為這些國家和地區的導彈進攻能力也遠遠低於中國。中國和巴基斯坦威脅印度的主要是中近程導彈,而這些方面印度並不占優勢,即使面對巴基斯坦也占不到什麼便宜,面對中國有明顯的劣勢。因此印度的導彈防禦系統就算是能夠攔截中近程導彈,也難以改變南亞地區的戰略格局。倒是中國完全有能力形成對印度的壓倒性導彈進攻態勢。筆者多次說過,中國大陸為了解決台灣問題而打造的上千枚中近程戰術導彈,全都可以用來對付印度,而且二炮部隊DF-15、DF-11系列每年的例行發射演練就在青藏高原進行,完全適應對印度進行打擊的戰場環境。而印度的全部彈道導彈加起來也不到100枚,可靠性還另說。印度唯一理智的選擇應該是與中國友好的解決邊界爭端,減少相互的不信任感和軍事對抗措施。但印度領導人出於其狹隘的政治需要,不願意這樣做。

印度研製攔截射程5000 km彈道導彈的目的更是令人費解。世界上有這種導彈的只有美俄中英法,而中國要打印度根本用不着這種中遠程導彈。難道美俄英法有用核導彈攻擊印度的企圖嗎?就算有吧,這些國家都有幾百個能用洲際導彈投擲的核彈頭,印度能攔截多少?這種場景根本就不可能出現。也許唯一合理的解釋是,美國(中國)有的,印度也要有,追求一種軍事和政治上平起平坐的國際地位。但是蘇聯的例子已經充分說明,這種片面追求軍事實力強大的不均衡發展,並不能使國家真正實現長治久安,也無法掩蓋各種嚴重的國內社會和經濟問題。印度的大國夢,絕不是通過研製PDV這樣的幾個高級玩具所能實現的。
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