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陆基宙斯盾系统的组成、布置及其作战能力

发布日期:2019-04-20 14:38 音乐与舞蹈学

   宙斯盾系统作为美海军尖端水面作战舰船的标配防空反导武器,凭借优异的抗饱和攻击能力,成为美海军舰队的坚固盾牌。为保护美国盟国免受潜在弹道导弹的威胁,在舰载宙斯盾系统的基础上按照陆基部署要求进行相应改进,衍生出了陆基宙斯盾系统。

   目前美国正在建设三套陆基宙斯盾系统,其配置的重要设备与海基宙斯盾几乎相同。陆基宙斯盾系统可实现前沿部署和长期战斗值班,该系统不具备点防御与区域防空能力,而是专用于反导拦截。陆基宙斯盾系统的部署、升级,是美国调整全球导弹防御部署的重要步骤,将对未来亚太地区的军事、经济、政治局势产生重要影响。

   1、陆基宙斯盾的组成

   陆基宙斯盾作为一种陆地使用的反导系统,与海基宙斯盾几乎采用了相同的设备,重点包括雷达系统、指控系统、发射系统、拦截导弹,可配备24 枚标准-3导弹,具备强大的近、中程弹道导弹末段拦截能力。

   陆基版系统将海基宙斯盾上部的菱形结构改为三层式建筑,但系统内部依然安装四部大型AN/SPY-1相控阵雷达以及除拦截导弹之外的所有作战要素,包括指挥自动化系统、垂直发射系统、计算机系统、显示系统、电源和水冷却系统、外墙、地面和楼梯。

   陆基宙斯盾系统的重要设备组成如下:

   1.1、AN/SPY-1D雷达系统

   陆基宙斯盾系统采用与海基宙斯盾系统相同的AN/SPY-1D型雷达。该雷达是S波段无源相控阵雷达,阵面呈八边形,每套宙斯盾系统配备4个阵面,每个阵面覆盖范围达到110°,总覆盖为360°。该雷达对雷达散射截面(RCS)为0.48 m2的目标(典型二级液体导弹)的最大作用距离为508 km,利用其它信息平台其作用距离可提高至600~700 km,改进后的雷达最大作用距离甚至可达近1 000 km。

   1.2、宙斯盾基线指控系统

   1991年至今,宙斯盾反导作战系统已经发展了多个版本,各版本能力如表1所示。其中,BMD 5.1(基线)是宙斯盾作战系统的最新部署型。基线将更复杂的中短程弹道导弹及一些洲际弹道导弹作为作战对象,装备的拦截弹升级为标准-3Block 2A拦截弹,可以实现远程拦截(EOR)概念,不仅利用外部的远程传感器的导弹航迹数据发射拦截弹,而且可以借助外部传感器的火控数据对拦截弹进行制导,实施最终的导弹拦截。

  

表1 反导宙斯盾系统的发展历程

   陆基宙斯盾采用BMD 5.0和基线的陆基改进型号,即基线E版本。该版本为适应陆地环境采用了一系列创新设计,其软件增强了处理复杂地理环境和目标的能力,提高了拦截中远程弹道导弹的能力,并可以根据前置雷达(TPY-2)的跟踪数据实现基于远程信息的拦截弹发射。2015年12月的首次拦截试验已对陆基宙斯盾的远程发射能力进行了验证。

   1.3、MK41导弹垂直发射系统

   陆基宙斯盾系统配套的发射系统为3座MK41导弹垂直发射系统,每个发射单元有8具MK41标准发射筒(即8枚导弹),共装载24枚标准-3反导拦截导弹。由于陆基宙斯盾系统配备的MK-41系统部署在陆地上,可不受水面战舰狭小空间的限制,其配备了散热系统等相应的配套设备,体积和尺寸都大于舰载型MK-41系统。

   1.4、标准- 3拦截导弹

   陆基宙斯盾系统从机动部署的垂直发射系统上发射标准-3型拦截弹。标准-3系列导弹的发展历经了标准-3 Block 1、标准-3 Block 1A、标准-3 Block 1B、标准-3 Block 2A四个版本。

   如表2所示,标准-3 Block 1采用标准-2 Block IV A弹体,加装第3级发动机和动能杀伤弹头,增加了作用距离和杀伤力;标准-3 Block 1A升级为加长Mk 104发动机,红外成像导引头的焦平面阵列由128×128升级为256×256,增加了探测视场,曾击落过低轨卫星,具有潜在的反卫能力;标准-3 Block 1B于2011年首飞,改进了杀伤弹头,升级为双色红外探测器,拥有了一定的目标识别能力,改进了姿控系统,使陆基宙斯盾系统具备拦截3000 km中程、中远程弹道导弹的能力。

  

表2 标准-3系列导弹性能参数对比表

   标准-3 Block 2A是标准-3系列真正脱胎换骨的型号,采用更先进的增强型LEAP双色红外探测器、全反射光学及长波红外成像导引头、红外信号处理器和姿控系统,弹径由343 mm扩大到533 mm,大幅增加了燃料携带量和药芯燃烧面积,导弹飞行速度提高了45%~60%,最大飞行速度达到4 ~4.5 km/s。其拦截能力如图1所示,具体如下:

   1)对射程5 000 km的弹道导弹具有全向拦截能力;

   2)对射程5 000 km~10 000 km的弹道导弹,可在中段的上升段和下降段实施拦截;

   3)对射程大于10 000 km的洲际导弹,不具有拦截能力,因为后者的弹道最高点速度已超过5.5 km/s。

  


图1 标准-3导弹拦截能力示意图

   标准-3 Block 2A于2015年开始飞行试验。2017年,美、日联合开展了两次导弹拦截试验,验证评估了导弹关键部件的性能,包括动能战斗部、姿控系统、鼻锥、飞行控制系统、推进器及二/三级火箭发动机等。通过宙斯盾基线系统配备的AN/SPY-1D雷达成功探测并跟踪目标,发射舰载标准-3 Block 2A导弹,导弹动能战斗部在空间识别威胁和捕捉目标,并最终成功拦截目标。

   目前,陆基宙斯盾系统采用标准-3 Block 1B拦截导弹,标准-3 Block 2A拦截弹预计2018年装备于宙斯盾BMD 5.1系统的驱逐舰和欧洲陆基宙斯盾系统。预计到21世纪30年代末,标准-3 Block 2A拦截弹(或更高版本的导弹)的数量可能达到500~600枚,甚至更多。

   2、陆基宙斯盾的部署

   2.1、欧洲陆基宙斯盾系统

   2009年美国宣布欧洲分阶段适应性导弹防御方案(EPAA)后,即与罗马尼亚就陆基宙斯盾的建造计划进行协商,并于2013年选定德维塞卢作为站点。2016年5月,美国导弹防御局(MDA)宣布该站点具备初始作战能力,这是第一个实战部署的陆上宙斯盾反导基地,如图2所示。该宙斯盾系统耗资1.34亿美元,采用BMD 5.0系统,配备了AN/SPY-1D雷达和24枚标准-3Block 1B导弹,可以在更远的距离上拦截来袭目标,具有远程发射能力;同时,该系统扩展了欧洲海基宙斯盾的反导能力,可为东南欧及整个欧洲提供来自伊朗的反导能力。待波兰的陆基宙斯盾投入使用后,罗马尼亚的陆基宙斯盾系统将升级到BMD 5.1版本,具备使用标准-3Block 2A的能力。

  


图2 罗马尼亚德维塞卢空军基地的陆基宙斯盾

   作为EPAA的第3阶段,美国和波兰于2016年5月选定雷西科沃作为陆基宙斯盾的第2个站点,该站点将采用BMD 5.1系统、标准-3 Block 1B、标准-3 Block 2A拦截弹,将具备远程交战能力,可为欧洲北部提供导弹防御。目前,波兰的陆基宙斯盾系统尚在建设中。

   针对伊朗的弹道导弹,罗马尼亚和波兰的陆基宙斯盾可以接收前沿部署在土耳其的AN/TPY-2雷达的早期预警信息,并与部署在西班牙海军基地的4艘宙斯盾舰及地中海的宙斯盾舰协同反导,部署如图3所示。

  


图3 美国在欧洲的反导部署

   2.2、夏威夷考艾岛宙斯盾测试系统

   第3套陆基宙斯盾位于夏威夷考艾岛的太平洋导弹试射场内,主要用于反导系统测试,如图4所示。目前,该试验场已经开展了两次标准-3试验,并参与了美国开展的海基宙斯盾测试。测试版的陆基宙斯盾与海基版具有几乎相同的配置,但迫于当地地形,其垂直发射井与反导系统指控设施的距离约为5 633 m。

  


图4 考艾岛上太平洋导弹试射场内的陆基宙斯盾

   2016年1月朝鲜核试验后,太平洋司令部指挥官哈里斯提出将夏威夷考艾岛太平洋导弹试射场的测试版陆基宙斯盾系统改造为又一座实战型的陆基宙斯盾系统,以保护夏威夷及其附近岛屿。美国国会也认为将目前夏威夷的宙斯盾测试系统转变为真正的陆基宙斯盾,可为夏威夷和美国西海岸提供反导能力。

   2.3、日本计划引进陆基宙斯盾系统

   2017年,日本提出引进陆基宙斯盾系统的计划。2018年1月,日本安倍晋三政府通过内阁决议,正式决定从美国引进2套陆基宙斯盾系统,并将直接装配标准-3 Block 2A拦截弹,即最新版本的BMD 5.1系统。日本陆基宙斯盾系统计划于2023 年前后投入使用,全球将建成5座陆基宙斯盾中段反导系统。

   3、陆基宙斯盾的作战流程及能力分析

   下文以欧洲陆基宙斯盾为例,对其拦截过程所涉及到的装备及流程进行阐述,并借鉴美国已经开展的反导试验,对其试验过程中用到的新装备进行介绍。同时,对陆基宙斯盾的拦截能力进行简单分析。

   3.1、陆基宙斯盾的拦截流程

   如图5所示,欧洲陆基宙斯盾拦截涉及的装备包括天基监视卫星、天基通信卫星、土耳其的AN/TPY-2前沿部署雷达、罗马尼亚和波兰的陆基宙斯盾雷达、标准系列拦截弹以及海基宙斯盾舰,其指挥中心位于德国。

   借鉴美国开展的系列反导试验,可以预测装备基线E的陆基宙斯盾可实现以下作战流程:

   1)伊朗发射弹道导弹;

   2)天基预警卫星SBIRS发现导弹发射,由位于土耳其的AN/TPY-2雷达、舰载雷达等获取早期跟踪数据;

   3)舰载系统、陆基系统通过数据链与指挥中心相连,共享信息。根据每个系统的位置、准备状态和装备的武器,将威胁划分各个优先级,并据此进行目标分配;

   4)根据TPY-2雷达的跟踪数据,远程发射一枚或多枚标准拦截弹;

   5)经过交班后,由陆基宙斯盾系统的SPY-1D火控雷达引导标准-3 Block1B成功拦截目标。

  


图5 美国在欧洲部署的反导系统

   上述作战流程已经在2015年12月10日美国进行的首次陆基宙斯盾实弹拦截试验飞行操作试验02中得到了验证。远程发射能力具备的,进一步扩展了系统的作战范围,充分体现了系统的作战灵活性,也标志着陆基宙斯盾系统进展顺利。

   3.2、陆基宙斯盾的拦截能力

   如图6(上)所示,欧洲未部署陆基宙斯盾之前只能依靠天基预警卫星和部署于地中海的海基宙斯盾探测、跟踪、拦截来袭导弹,海基平台受空间和地球曲率的双重限制,SPY-1雷达的探测距离仅463km,由于没有早期的数据获取能力,海基宙斯盾只能在来袭导弹的中段以后实施拦截。

   罗马尼亚部署陆基宙斯盾(BMD 5.0)后,卫星、海/陆基宙斯盾协同探测,可以更早地发现目标,远程发射拦截弹,实现更远距离的拦截,将作战距离提升至近1 000 km以上,在导弹发射的上升段实施拦截,如图6(中)所示。

   波兰的陆基宙斯盾采用了BMD5.1系统和标准-3 Block 2A拦截弹,且该系统建设完成后,罗马尼亚的陆基宙斯盾也将升级到BMD5.1,配备标准-3 Block 2A拦截弹。如前文所述,升级的陆基宙斯盾将具备拦截5 000 km以上导弹的能力以及一定的拦截洲际导弹的能力,如图6(下)所示。

  


图6 不同系统版本及导弹配置的宙斯盾拦截示意图

   综上所述,根据EPAA的建设进程,欧洲陆基宙斯盾的拦截能力分为两个阶段,其拦截能力如图7所示,具有以下2个特点:

   1)2018年前,罗马尼亚阵地具备作战能力,配备标准-3 Block 1B拦截弹,与地中海地区的舰载宙斯盾协同,可覆盖欧洲中部,拦截目标为射程3000 km的中程导弹。

   2)2018年后,波兰阵地实现作战能力,配备标准-3 Block 2A拦截弹,可覆盖北约所有欧洲成员国,可拦截射程5 000 km以上的中远程弹道导弹或者洲际导弹。

  


图7 陆基宙斯盾的拦截能力

   4、结束语

   随着技术的发展和装备的完善,陆基宙斯盾系统未来必将会扩展其能力,向着多功能、高性能的方向发展。美国国会曾指出,五角大楼对在陆基宙斯盾系统的某些垂直发射单元中安装标准-2或标准-6拦截弹的可能性进行分析,以提高系统的防空能力。此外,陆基宙斯盾的标准-3导弹曾击落美国的NROL-21故障卫星,这表明其具备了潜在的反卫星能力。

   参考文献
[1] 舒亚海.舰载相控阵雷达反导技术研究. 现代雷达, 2013, 35(4)
[2] 梁静, 常丽萍, 鲁江海, 等. 美军宙斯盾基线型作战系统试验分析. 航天电子对抗, 2016, 32(3)
[3] 方有培, 童栎, 汪立萍, 等. 美海基宙斯盾技术发展分析. 航天电子对抗, 2015, 31(5)
[4] 张肇瑞, 张瑞萍. 美国陆基宙斯盾系统成功进行首次拦截试验. 中国航天, 2016(2)
[5] 练学辉, 郭琳琳, 庄雷. 美国宙斯盾系统及主要传感器进展分析. 雷达与对抗, 2016, 36(3)
[6] 张昊. 雷声公司获得5.43亿美元SM-3 BlockⅡA导弹合同. 现代雷达, 2016, 38(1)
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