艦艇編隊防御超音速反艦導彈研究＊

羅金平 徐清華 李微波

（海軍兵種指揮學院 廣州 510430）

1 引言

目前，僅有一例超音速導彈擊沉水面艦艇的案例［1］，即1988年4月18日的美伊海戰，美軍“辛普森”號導彈護衛艦FFG-56使用“標準”SM-1MR導彈（速度3.5Ma）連續兩枚命中伊朗卡曼級導彈艇“喬森”號上層建筑，第三枚擊中了“喬森”號的主甲板，“喬森”號隨即起火燃燒并最終沉沒。在此過程中，伊朗“喬森”號沒有實施任何對抗手段，雖然美軍使用了多枚“標準”SM-1MR導彈才擊沉一艘200t的“喬森”號，但是“標準”SM-1MR導彈是按艦空導彈設計的，如果是一枚真正的反艦導彈，其戰斗威力是不言而喻的。目前，反艦導彈多采用了半穿甲戰斗部，實踐證明，一枚攜帶200kg彈頭的反艦導彈，足以使一艘3000～5000t排水量的驅護艦失去戰斗能力。目前，我周邊擁有超音速反艦導彈的國家或地區就達五個，并將隨著武器的擴散，擁有超音速反艦導彈的國家將會更多。目前，公開資料顯示有法國的“紫苑”，美國的“海拉姆”艦空導彈的性能指標中明確顯示具有攔截超音速反艦導彈的能力，而大多數艦空導彈在技術性能指標中均未提及對超音速反艦導彈的防御問題［2］。由于超音速反艦導彈飛行速度快，留給艦艇編隊預警的時間短，給艦艇防空武器可抗擊時間大大縮短。一旦海戰爆發，超音速反艦導彈將會給艦艇編隊的生存帶來嚴峻挑戰。艦艇編隊如何有效防御超音速反艦導彈，是目前值得研究的重大課題之一。

2 超音速反艦導彈發展概況及優缺點

俄羅斯（前蘇聯）是最先發展超音速反艦導彈的國家，其超音速反艦導彈走在世界的前列，也是擁有超音速反艦導彈型號最多的國家［3］。目前，擁有超音速反艦導彈的國家和地區正在增多，部分超音速反艦導彈發展情況見表1。

表1 部分超音速反艦導彈一覽表

從表1不難看出，我國周邊有不少裝備超音速反艦導彈的國家和地區，防御超音速反艦導彈是我艦艇編隊不得不正面對待的問題之一。

文獻［4～5］總結了超音速反艦導彈的優缺點。其優點是：1）制導精度高；2）突防能力強；3）破壞威力大。不足之處是：1）體積大，質量突出，攜載不便；2）紅外、雷達特征典型，被對方觀察系統的發現距離較遠；3）制導系統反應時間短，易受對方軟對抗措施影響；4）費用相對比較昂貴。由于超音速反艦導彈具有亞音速反艦導彈無法比擬的突防優勢，目前從發展情況來看，超音速必將是反艦導彈的一個發展趨勢。

3 防御超音速反艦導彈面臨的問題

水面艦艇抗擊反艦導彈的過程一般是：預警探測、目標識別、威脅判斷、組織艦載武器對其進行軟硬抗擊、抗擊效果評估等幾個方面。而在防御超音速反艦導彈方面主要面臨以下幾個難題。

3.1 預警探測方面

目前，艦艇編隊自身對空探測主要依靠對空雷達，紅外警戒設備等。

在雷達探測方面，由于超音速反艦導彈飛行速度快，目標多普勒效應明顯，具備提取多普勒效應的艦載雷達可以輕易從海面雜波中捕獲到導彈的回波，并且信號清晰，跟蹤穩定。超音速反艦導彈飛行過程中強烈的多普勒效應為艦載雷達遠距離發現目標提供了可能。

在紅外警戒探測方面，超音速反艦導彈由于飛行速度快，彈體與空氣摩擦劇烈，產生大量的熱量，以及劇烈燃燒的噴口，導致超音速反艦導彈紅外特征特別明顯，其紅外輻射強度是亞音速反艦導彈的20～50倍。文獻［6］顯示紅外警戒設備對超音速反艦導彈的發現距離是對亞音速反艦導彈發現距離的1.5倍，為艦載紅外警戒設備對其探測提供了可能。

3.2 艦空導彈抗擊方面

3.2.1 目標可抗的充分必要條件

通過查閱資料，艦空導彈對亞音速反艦導彈的抗擊，攔截次數平均能達到三次以上，從預警探測，目標識別，威脅判斷，到火力抗擊，不存在系統反應時間太長，來不及抗擊的問題。但是，艦空導彈對超音速反艦導彈能否實現有效抗擊，主要受發現距離、系統反應時間、目標速度和發射區近界等方面決定［7］，當目標速度大到一定時，就存在系統來不及反應，無法抗擊的問題。下面就艦艇對超音速反艦導彈可抗的充分必要條件作簡要分析。

建立模型，假設以下條件：

1）發現距離為D；

2）防空系統反應時間為tf；

3）艦空導彈殺傷區近界Dsj；

4）目標速度為vm，艦空導彈飛臨殺傷區近界平均速度為vd；

5）發射區近界為Dj；

6）目標高度忽略不計，航路捷徑為0。

對目標可抗的充分必要條件分析：即超音速反艦導彈自被艦載預警探測系統發現，飛行至艦空導彈發射區近界的時間應大于或等于艦空導彈武器系統反應時間。數學表述如下：

其中Dj可表示為

通過式（1）和式（2），可以得出艦空導彈對目標是否可抗的表達式（3）：

通過表達式（3）可以看出，當超音速反艦導彈速度vm一定時，增大對目標的發現距離、減小艦空導彈殺傷區近界、縮短系統反應時間，增大艦空導彈速度等是提高艦空導彈武器系統對超音速反艦導彈可抗擊能力的有效途徑。

3.2.2 艦空導彈武器系統面臨的問題

目前艦空導彈已經發展為具有遠、中、近程，高、中、低抗擊能力的體系。由最初僅具備點防御能力的近程防空導彈發展為具有區域防空的中遠程防空導彈。

然而，目前超音速反艦導彈普遍具有末端超低空巡航的特點，中遠程區域防空導彈因為地球曲率原因，艦艇本身的雷達難以發現處于視距外的超音速反艦導彈，而對視距內的超音速反艦導彈抗擊主要受目標速度、發現距離、艦空導彈系統反應時間、殺傷區近界、艦空導彈平均飛行速度、單發命中概率的限制。

對超音速反艦導彈和對亞音速反艦導彈的防御，一個顯著的差別就是抗擊時間變短。假設艦載雷達對超低空巡航的亞音速反艦導彈和超音速反艦導彈的發現距離均為23km，則系統留給對亞音速反艦導彈抗擊時間和留給對超音速反艦導彈時間如表2所示。

表2 目標速度對可抗擊時間影響表

從表2不難看出，當發現距離一定時，目標速度越快，目標在可抗擊區域內停留時間越短，留給防空系統可抗擊時間越短。

同時可以分析，具有區域防空能力的垂直發射的艦空導彈在防御低空巡航的超音速反艦導彈并不具有明顯優勢，相反，系統反應速度快、單發命中精度高、殺傷區近界小的艦空導彈在防御超音速反艦導彈方面具有更明顯的優勢。

3.3 艦炮武器抗擊方面

艦炮武器系統用于防空反導方面的主要有中口徑艦炮和小口徑速射炮，其中由于中口徑艦炮射速低，散布大，在反導作戰中的效能就很低。而小口徑速射炮由于具有射速高，閉環校射等優點，普遍用于艦艇自身的末端反導。

艦炮武器在防御反艦導彈的效能主要由以下公式表示［8］，假設單發命中概率為Pi，射擊速度n發／分鐘，持續抗擊時間t秒，利用式（4）可以求出艦炮武器系統對該枚超音速反艦導彈的命中概率P。

其中n為持續抗擊時間t秒內發射的彈丸數。當pi一定時，提高單位時間內發射彈丸的速度n，能提高對超音速反艦導彈的命中彈數。

目前采用直接命中殺傷機理的小口徑艦炮有20、25、30mm三種。根據德馬爾經驗式（5），可計算其破甲能力［9］。

式中：裝甲厚度b和彈徑d用dm表示；著速Vc用m／s表示；彈丸重量用kg表示；對均質裝甲K值取2000～2400對非均質裝甲K值取2400～2600；可計算出結果如表3。

表3 三種反導小口徑艦炮彈丸穿甲能力對比

通過對表3分析，不難看出30mm小口徑艦炮破甲能力最強，而面對超音速反艦導彈速度快，導致抗擊時間變短，命中彈數下降的現實，選擇30mm小口徑艦炮對抗超音速反艦導彈最好。同時可以根據式（5）分析，在同等條件下，假設小口徑速射炮彈丸著速為1000m／s，其對超音速（速度取680m／s）反艦導彈是對亞音速反艦導彈速度取（300m／s）破甲能力的1.44倍，隨著超音速反艦導彈速度的增加，小口徑速射炮對其破甲能力會更強。

3.4 軟武器抗擊方面

超音速反艦導彈由于飛行速度快，在自導段飛行時間相對變短，飛行速度3Ma的超音速反艦導彈與飛行速度0.8Ma的亞聲速導彈相比，超音速反艦導彈的干擾和制導數據的可用處理時間比亞音速反艦導彈要少60%。如果這兩種導彈對付干擾技術的能力相當，則前者的信號和制導數據處理速度必須提高兩倍才行。在同等技術條件下，超音速反艦導彈對付軟抗擊的能力相對有限。

對抗反艦導彈的主要軟抗擊手段是對反艦導彈末制導雷達實施箔條沖淡干擾和箔條質心干擾。在具體操作使用時，沖淡干擾主要保證沖淡箔條云在末制導雷達開鎖以前形成并滿足導彈捕捉目標的條件。因視距的限制，僅依靠艦艇編隊自身很難準確把握沖淡干擾的準確發射時機。而艦艇能否成功實施質心干擾主要是看箔條云的施放位置是否在反艦導彈末制導雷達的方位、距離和高度分辨單元之內，并保證箔條云的雷達反射面積大于艦艇雷達反射面積。

4 提高防御超音速反艦導彈的措施

4.1 構建嚴密的一體化預警探測體系

對超音速反艦導彈的防御，首先要解決預警探測問題。由于超音速反艦導彈飛行速度快，有些雷達甚至無法對其實施自動跟蹤。

目前，傳統艦載機械掃描雷達基本不具備跟蹤速度2Ma以上超音速反艦導彈的能力。而相控陣雷達具有多功能、高可靠性和自適應能力的特點，尤其是其相控陣天線具有電子波束快速掃描能力和波束形狀快速變化能力的優點。在實際應用方面，相控陣雷達具有在數據更新、對多目標的處理能力以及跟蹤快速目標方面具有明顯優勢。因此，發展艦載相控陣雷達是目前艦載主戰雷達發展的一個趨勢。

為實現對超音速反艦導彈的有效防御，僅僅依靠艦載雷達是遠遠不夠的。為此，應建立一體化防空預警體系，利用預警偵察衛星、對空警戒雷達（特別是遠程警戒雷達和相控陣雷達）、偵察雷達以及紅外告警裝置，構建嚴密的對空預警探測體系，通過數據融合和編隊綜合數據鏈系統，形成統一的空情態勢圖［10］，為后續軟硬抗擊提供可能。

4.2 加強對超音速反艦導彈的硬抗擊能力

艦空導彈對超音速反艦導彈的防御，主要受發現距離、艦空導彈系統反應時間、殺傷區近界、艦空導彈速度及單發命中概率的限制。為此，有針對性研制系統反應時間更短、殺傷區近界更近、飛行速度更快、單發命中概率更高的艦空導彈，能提高對超音速反艦導彈的防御能力。

在防御超音速反艦導彈過程中，探測器對超音速反艦導彈的發現距離、留給防空武器系統的可抗擊時間和防空武器系統反應時間是關鍵。

近程小口徑速射艦炮對超音速反艦導彈主要受限于艦炮系統的射速，為此，提高近程末端反導艦炮的射擊速度是提高對超音速反艦導彈的有效途徑；同時，提高近程小口徑速射艦炮的彈丸初速能有效增強其對超音速反艦導彈的破甲能力。

4.3 有針對性的發揮軟對抗在防御中的作用

目前反艦導彈有的采用主動雷達末制導，有的采用被動雷達末制導，有的采用紅外導引頭，有的反艦導彈為增強抗干擾能力，采用了復合末制導模式，如越南“堡壘－P”岸艦導彈采用主／被動雷達進行末制導。

對采用單純主動雷達末制導的反艦導彈，可以采用箔條沖淡和箔條質心干擾；對采用單純被動雷達末制導的反艦導彈，可以采用雙艦輪流雷達開機的方式干擾其末制導雷達；對于紅外末制導頭，可以發射紅外干擾彈，也可以使用艦艇的水幕系統干擾反艦導彈的紅外導引頭；而對于采用復合制導的反艦導彈，軟抗擊就相對較難。

針對復合末制導超音速反艦導彈，可以大力發展舷外復合干擾源，文獻［11］介紹了舷外有源誘餌的作用機理，并對其合理布放進行了研究，可以認為舷外復合干擾源是對抗采用復合末制導手段的超音速反艦導彈的可行途徑。

前文提到超音速反艦導彈對干擾和制導數據的可用處理時間比亞音速反艦導彈要少60%，為此，可利用一體化預警系統提供的信息及時合理有針對性的對超音速反艦導彈實施干擾可有效提高軟抗擊的效能。

5 結語

超音速反艦導彈給艦艇編隊的生存能力帶來了嚴峻挑戰。構建一體化預警體系，增大對超音速反艦導彈的發現距離；減小艦空導彈殺傷區近界、縮短艦空導彈武器系統的反應時間、提高艦空導彈飛行速度、提高艦空導彈單發命中概率；提高近程末端反導系統的射擊速度和彈丸初速；有針對性及時合理的對超音速反艦導彈進行軟抗擊是提高艦艇編隊防御超音速反艦導彈的有效途徑。

［1］柳申.擊沉［喬森］——超音速反艦導彈的唯一戰例［J］.艦載武器，2006（5）：85-88.

［2］樊海剛，張輝.美俄近程艦載防空導彈誰強？——拉姆打擂克里諾克［J］.當代海軍，2005（10）：13-15.

［3］姜青山，張福光，湯波.超音速反艦導彈裝備發展現狀及使用特點分析［J］.海軍航空工程學院學報，2006，6（17）：681-683.

［4］李中良，徐清華，劉鋼.超聲速反艦導彈發展對現代海戰的影響［J］.反艦導彈，2011（4）：68-70.

［5］董受全.超音速反艦導彈命中概率的特點［J］.戰術導彈技術，2001（1）：5-7.

［6］陳健，薛樂堂.艦載紅外告警分系統的告警距離研究［J］.光機電信息.2010（10）：55-57.

［7］陳思興.新一代超音速反艦導彈（ASM）的防御和對抗［J］.電子偵察干擾，1998（3）：24-26.

［8］邢昌風，李敏勇，吳玲等.艦載武器系統效能分析［M］.北京：國防工業出版社，2008，4.

［9］劉鄭國，周介群.艦載近程彈－炮結合反導武器系統（CIWS）淺析［J］.艦船科學技術，2003，25（2）：3-10.

［10］陳康，羅雪山，羅愛民.CEC條件下的艦艇編隊防空問題［J］.火力與指揮控制，2006，31（4）：32-35.

［11］張新如，姜偉，劉鐵軍.舷外有源誘餌防御反艦導彈的建模計算與分析［J］.艦船電子對抗，2009（2）：36-39.