美軍彈道導彈助推段攔截系統淺析

張銳

（91550部隊91分隊大連116023）

美軍彈道導彈助推段攔截系統淺析

張銳

（91550部隊91分隊大連116023）

彈道式導彈具有射程遠、速度高等顯著特點，在其助推段進行攔截可以把威脅消滅在飛行初段，美軍基于助推段攔截系統開展了大量研究工作。論文通過分析幾種防御系統的攔截方式，探討了助推段攔截的手段和分析方法，并分析了助推段攔截系統的攻擊效能。

彈道導彈；攔截系統；攔截彈；助推段

Class NumberTJ761.1

1 引言

二十世紀中葉以來，美國大力發展反彈道導彈防御系統，重點防御蘇俄部署的大量洲際彈道導彈。隨著科技的進步和國際形勢的變化，美國的防御體系由單純的防御型轉變為攻防兼備型，并不斷對潛在威脅進行評估和分析，以完善自己的防御體系。

美國政府以安全環境需要為由，在2004年9月部署的地基和海基中段防御系統的基礎上，積極推進新的防御系統的建設，謀求建立針對各種射程的彈道導彈實施全程防御的多層防御系統，特別加緊發展助推段防御技術，試圖使進攻導彈在其飛行的最初階段就失去攻擊能力，以便全方位保衛本土安全［1～2］。

2 各攔截系統的特點

彈道導彈通過多級火箭攜帶有效載荷，有效載荷包括導彈攜帶的彈頭以及協助突防的裝置。如果導彈只攜帶一個彈頭，那么這個彈頭通常會在最后一級助推火箭關閉或燃盡時釋放出去，也有可能在最后一級火箭關閉之前釋放出去。如果導彈攜帶多個彈頭，那么這些彈頭可以在最后一級助推火箭關閉或燃盡之前釋放，或者用一個末助推飛行器釋放，末助推飛行器與最后一級助推火箭脫離后，利用自帶的幾臺小發動機進行機動。

彈道導彈攜帶的彈頭從被釋放出去時起到重返大氣層時止，主要受重力作用，因此它們在太空中是按照彈道軌跡飛行的。在通常會持續二十幾分鐘的中段飛行期間，彈頭可以被跟蹤到，而且之后所處的位置也可以被準確地預測出來。當這些彈頭降到大約100km高度重返大氣層時，就進入只持續1min～2min的末段飛行階段［3～4］。

在導彈飛行的助推段、中段和末段三個階段中，每個階段都會面臨不同類型的導彈防御系統，每種類型的導彈防御系統都有不同的特點［5］。近些年來，美國的導彈防御計劃一直把重點放在中段攔截上。中段攔截的主要優勢在于導彈的中段飛行時間長，而且中段的飛行彈道也可以被精確地預測出來，預留給攔截彈用于攔截目標的時間長，允許攔截彈飛行的距離也長，因此，僅需要在有限的幾個地點部署中段攔截彈就可以達到防御的效果。但是，中段攔截系統也面臨著嚴峻的挑戰：一枚進攻導彈能夠釋放數十個彈頭，彈頭將在數量上考驗防御系統；此外，進攻導彈還可以通過使用誘餌或其它對抗措施干擾防御系統。

在彈頭飛行末段對其進行攔截也有優點，即空氣動力可以很快地將較輕的誘餌同較重的真彈頭區分開來。末段導彈防御系統可以保衛面積較小的區域免遭從任何地方發射來的導彈彈頭的攻擊，但每個需要保衛的區域都要有自己的雷達系統和攔截彈。同中段攔截系統一樣，進攻導彈釋放多彈頭時會使防御任務變得極為復雜，需要的攔截彈數量就會多得難以承受［6］。

助推段攔截系統主要利用地基、海基、空基或天基攔截彈，或者機載激光武器，攻擊正在進攻的處于助推段飛行的導彈，使其失去進攻能力。該攔截系統最大的優點在于原則上可以避免多彈頭或誘餌帶來的攔截復雜性問題，因為它可以在導彈釋放這些載荷之前將其攔截［7～8］。

3 助推段攔截的手段及分析方法

助推段攔截系統的主要目標是彈道導彈的助推火箭，因為攔截系統很容易探測到助推火箭的尾焰。如果燃燒中的助推火箭被一枚攔截彈擊中，它就會失去推進能力，但這樣的碰撞并不一定使導彈的全部彈頭都失去攻擊能力，導彈（或許以破片的形式）和它的彈頭將不會直接落下來，它們將繼續沿著彈道式軌跡繼續飛行，在目標點前墜落。因此，為了準確攔截導彈，助推段攔截系統必須在導彈達到足夠的速度且其彈頭能夠到達美國之前，使其失去攻擊能力，此時頭體并未分離。如果彈頭與導彈分離，就面臨中段攔截的問題了。對于助推段攔截的手段和分析方法，可以使用想定交戰過程來論證助推段攔截系統的攻防策略［9］。

3.1 典型攻防系統的建模分析

為了加強防御系統的對抗性，美國對射程足以達到本土的典型導彈以及被關注國家未來可能部署的類似導彈進行建模，按不同環境建立起彈道導彈在助推段和飛行段的真實空間和時間特征，對飛行狀態進行仿真分析。被建模的這些目標導彈既有液體推進劑導彈又有固體推進劑導彈，既有遠程彈道導彈又有近程彈道導彈，因為對手從美國沿海的艦艇上發射近程彈道導彈，也會對美國構成潛在威脅。攻防系統的模型充分模擬了典型威脅導彈和防御系統的對抗體系，并為具有不同速度及體積的多種攔截彈建立了模型，探討不同的作戰想定。這些攔截彈的性能相差很大，考慮到助推段防御系統的性能上限，攔截彈的最大飛行速度設定為10km/s。攻防系統的模型還模擬了類似美海軍標準-2導彈的攔截彈，作為防御從美國沿海的艦艇或其它平臺上發射的中程或近程彈道導彈的一種手段［10］。

利用這些威脅目標的彈道和對探測器的第一級限制（如雷達的地平線效應及云層的覆蓋），分析出攔截彈在來襲導彈處于助推段飛行的不同時間對其進行攔截交戰的運動學要求。在來襲導彈的助推段飛行階段，為了確定何時進行攔截，要為所模擬的每一條彈道確定射程與助推火箭關機時間的關系。并根據要保衛的區域以及被攔截導彈的彈頭或碎片不能落到的區域進行假設，為每一個作戰想定和每一枚來襲導彈確定出適合的最早和最遲攔截時間。

經過以上分析后，可以根據每一種作戰想定地理條件的限制，以及選定的攔截方案的性能需求，并考慮來襲導彈和攔截彈之間的各種交戰想定，最后確定攔截彈的發射位置、射程以及探測器與跟蹤器的觀測能力。在交戰分析的過程中，可以隨時調整攔截彈的類型，進行更貼近實戰的想定對抗。

3.2 捕獲與跟蹤系統能力分析

助推段攔截系統的探測器或跟蹤器具有捕獲與跟蹤能力，能夠判定來襲導彈的速度并對其進行跟蹤，其精度是至關重要的。

為了分析捕獲與跟蹤系統的能力，需要對包括跟蹤精度和威脅導彈狀態矢量的不確定性等關鍵參數進行估計，并基于為每種作戰想定的交戰幾何與假定的探測器特征進行初始分析。根據初始分析，可以模擬交戰空間軌跡隨時間的演變過程，并評估典型探測器的系統測量不確定性與隨機測量不確定性，以確定攔截系統在中段和交戰時刻的要求［11］。

在實際的作戰過程中，需要連續監測所有潛在的發射場區域，盡早發現導彈的發射。可以考慮部署在空間和飛機上的短波紅外探測器，以及部署在地面和飛機上的雷達兩種用于探測導彈發射的監視探測器；還可以考慮各種陸基、海基和機載雷達。通過對幾種探測方式和助推段攔截彈所需要的可能射程的綜合分析，可以肯定天基探測器是能夠快速探測導彈發射的惟一可行方案，因為其它幾種探測器方案會受到地球橢球體形狀的影響。

美國現有的“國防支援計劃”的監視系統，十秒掃描一次，性能有限，無法用于助推段攔截系統。分析表明，高軌天基紅外系統提供的探測精度與雷達在來襲導彈飛出地平線后所提供的探測精度相同，所以該系統是最有利的探測武器。

跟蹤問題的關鍵部分是在交戰的最后階段，此時攔截系統已經與其助推火箭分離，除了依托非彈上探測器提供的跟蹤數據外，主要依靠攔截系統自身攜帶的探測器（可能包括紅外敏感器件、光學成像系統以及測距系統）的跟蹤能力。

3.3 交戰時間限制的分析

對于助推段攔截系統而言，時間的精確把握是攔截成功的關鍵。攔截彈飛到威脅目標的時間，既取決于射擊方案的選取時間，也取決于攔截彈必須擊中目標導彈的最晚時間。不管目標導彈沿著何種彈道飛行，必須確保彈頭不能擊中保衛區域內的任何地點［12］。

多數情況下，防御系統需要額外的時間進行形勢評估，因為防御系統可能無法判斷發射的到底是一枚彈道導彈或是一次普通的航天發射，甚至無法判斷出是液體導彈還是固體導彈，這些都會對預計的攔截點產生極大影響。為了研究推遲發射攔截彈的決策時間可能帶來的影響，必須進行攻防形式的仿真分析。

4 助推段攔截系統攻擊效能分析

助推段攔截系統的攻擊能力由尋的過程中所要求的總的速度變化能力、最后交戰階段所要求的加速能力以及彈上探測器和電子設備的技術能力三個方面決定。

如果助推段攔截系統不僅要避免未爆彈藥擊中美國，也要避免擊中其它國家，那么使來襲導彈攜帶的彈藥失去能力是至關重要的。為了防止被攔截的彈藥擊中其它國家，可以進行如下設計：

1）設計有絕對把握摧毀彈頭的助推段攔截系統；

2）建立攔截彈頭的中段防御系統，這種系統要能夠應付由助推段攔截所產生的可能無法預測的破片云；

3）準確預估助推段攔截時間，使破片落到海里。

對于直接碰撞殺傷類型的攔截彈來說，摧毀來襲導彈的彈頭比僅僅使它的助推器失去能力困難得多；況且導彈的彈頭比發動機的耐損性更強，彈頭可能會在發動機受到毀滅性打擊時生存下來，這也是對助推段攔截系統攻擊效能的考驗。

5 結語

美國在全球范圍內部署了多層次、立體化的導彈防御系統，助推段攔截系統是其外層防御系統的一部分。為了及時有效的對抗彈道導彈，在快速決策的同時，還要求攔截彈快速飛行，準確碰撞，為了保證攻擊效能，攔截彈體積必然很大，這就需要均衡設計速度和體積的關系。

助推段攔截系統雖然可以成功阻止彈頭到達所要攻擊的目標處，但可能引起核或生化彈頭落到攻擊目標之外的其它區域，這種安全隱患是助推段防御不可避免的問題。

綜上，助推段攔截系統需要和其它攔截系統配合使用，作為多層導彈防御系統的第一層，成功碰撞來襲導彈的助推火箭，使其喪失攻擊能力，可以有效降低其它各層防御系統的壓力。

［1］章雅平.美國戰略防御定向能武器發展方向的調整［J］.現代兵器，1994（1）：4-5.

［2］李樹勛.美國戰略防御計劃的現狀及發展趨勢［J］.國際展望，1987（5）：20-22.

［3］崔茂東，李華.美國彈道導彈防御系統［J］.導彈與航天運載技術，2004（6）：22-26.

［4］孫隆和.美國的導彈防御系統［J］.電光與控制，2002，9（2）：1-2.

［5］程傳浩，王瑞臣，路德信.彈道導彈的防御與攔截［J］.現代防御技術，2002，30（2）：20-23.

［6］孫景文，李志民.導彈防御計劃與空間對抗［M］.北京：原子能出版社，2004：95-97.

［7］袁俊.導彈防御系統的彈道導彈突防［J］.上海航天，2005（1）：48-51.

［8］劉燕斌，南英，陸宇平.彈道導彈突防策略進展［J］.導彈與航天運載技術，2010（2）：14-18.

［9］何麟書，王書河.針對NMD的幾種可能的突防措施［J］.導彈與航天運載技術，2002（2）：23-26.

［10］李海軍.再入機動彈頭的建模與控制［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2010：7-8.

［11］李運遷.大氣層內攔截彈制導控制及一體化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業大學，2011：14-15.

［12］陳文光.美國國家導彈防御系統與俄羅斯的應對措施［J］.導彈與航天運載技術，2001（4）：54-60.

A Brief Analysis on Anti-Ballistic missile Interception System in Boost Phase of American Military

ZHANG Rui
（Unit 91，No.91550 Troops of PLA，Dalian 116023）

The Ballistic type missile has the typical characteristic of far range and high velocity,interception of missile in boost phase can eliminate the threat at the initial range of flight.American has done a lot of research on Anti-Ballistic missile Interception in boost phase.The intercept modes of some typical defense systems were analyzed,the measures and analyst methods of Interception at boost phase were discussed,the attack efficiency of Interception system at boost phase were researched.

ballistic missile，interception system，interceptor，boost phase

TJ761.1

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.07.006

2017年1月4日，

2017年2月18日

張銳，男，工程師，研究方向：武器裝備。