【智庫聲音】未來空戰遊戲規則改變者—軍用飛機主動防護系統

2022-01-18     國防科技要聞

原標題:【智庫聲音】未來空戰遊戲規則改變者—軍用飛機主動防護系統

軍用 飛機/直升機(軍機)歷經一百多年的發展,目前其自防護技術已經相當成熟,但這些技術大都集中在如何避免被發現、跟蹤和攻擊等方面,一旦被敵方發現並遭其攻擊,軍機所能採取的防護手段將只剩下兩種:機動規避和軟殺傷(有源/無源干擾)。然而自進入21世紀以來,隨著面空飛彈抗干擾能力的不斷提高和機動能力的持續增強,以及可攜式反坦克發射器(RPG)等非制導直瞄武器被大量用於反直升機作戰,機動規避、軟殺傷這兩種傳統軍機防護手段的局限性日益暴露,已經越來越難以滿足軍機戰場防護的要求。為此,目前世界各國均在大力探索各種對軍機戰場生存力有重大影響的新概念、新原理、新技術,主動防護就是其中非常具有代表性並且擁有廣闊應用前景的一種

軍機主動防護概念及其相對於傳統防護手段的優勢

所謂軍機主動防護,就是將目前已廣泛應用於水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設施的主動防護概念引入到航空領域,通過為軍機配裝一套與艦載近防武器系統(CIWS)、坦克主動防護系統(APS)和地面反火箭炮、火炮及迫擊炮(C-RAM)系統類似,可對來襲面空飛彈(也包括RPG等非制飛彈藥)實施攔截摧毀的反導自衛系統(即機載主動防護系統),使其在戰場上能以消滅來襲威脅的方式提升自防護能力。

對於配裝有機載主動防護系統的軍機來說,當其在戰鬥中遭到敵方面空飛彈的攻擊而情況危急,尤其是機動規避和軟殺傷手段均難以有效對抗時,軍機上的主動防護系統將會適時啟動,探測、跟蹤來襲飛彈並適時發射攔截彈,以硬殺傷的方式對其實施火力攔截,力爭在來襲飛彈戰鬥部的有效殺傷範圍之外將其徹底摧毀,或者使其局部受損、偏離正常彈道以致無法追蹤目標,最終達到提高自身戰場生存力的目的。

軍機主動防護概念示意圖

顯然,通過引入主動防護技術,一方面將可以在傳統的機動規避和軟殺傷手段之外,再為軍機增加一種對付來襲飛彈的防護手段,從而有效彌補當前軍機對抗來襲飛彈的手段過少,導致戰場防護過於薄弱的問題;更重要的是,它將從根本上改變甚至顛覆傳統的軍機防護模式,使其由消極被動地躲避、干擾、誘騙敵方飛彈,轉向積極主動地探測、跟蹤、消滅來襲威脅,從而突破傳統思想觀念給軍機防護技術發展帶來的桎梏,為提高未來軍機戰場生存力開闢一條全新的技術途徑。由於主動防護是通過發射攔截彈對來襲威脅實施硬殺傷來達到防護目的,因而在以這種方式對軍機實施防護時,完全可以以不變應萬變,只要能確保攔截彈命中目標並使之遭到足夠毀傷即可,而根本無需考慮後者有無制導、制導方式/體制、制導技術水平高低等問題,受軍機平台飛行性能、空勤人員技能經驗等因素的影響也很小,由此可以從根本上克服機動規避和軟殺傷手段在防護效能方面的種種先天不足,使軍機在未來戰場上的生存力獲得革命性提升。

不僅如此,當軍機採用主動防護技術後,還可有效減少、甚至消除傳統防護手段所帶來的種種不利影響,更高效地完成作戰任務。這是因為,當軍機以軟殺傷手段對來襲飛彈實施防護時,往往會造成有源/無源干擾,影響本機或友鄰傳感器的使用,帶來拖曳式誘餌降低載機機動性、有源干擾破壞載機隱蔽性等問題;當軍機以機動規避手段對來襲飛彈實施防護時,則會帶來燃油大量消耗、被迫丟棄外掛彈藥、影響空戰占位等問題。而當軍機採用主動防護方式時,上述這些問題都將會得到極大緩解,甚至不復存在,這在戰場上非常具有實用價值。

主動防護系統攔截來襲飛彈的作戰過程示意圖

此外值得指出的是,與目前艦載近防武器系統、坦克主動防護系統通常會與其他防護手段配合使用一樣,軍機主動防護與傳統機動規避/軟殺傷手段之間也將是互補關係,而不是取代的關係。因此今後在為軍機配裝主動防護系統的過程中,將可以與軍機上原有的軟殺傷系統整合在一起,構成一套軟硬結合的綜合自防護系統,戰時可對來襲飛彈同時實施軟殺傷和硬摧毀,進一步提高軍機的戰場防護能力。

目前條件下研發軍機主動防護系統的技術可行性

在人們的傳統印象里,面空飛彈是一種非常典型的高速高機動小目標,要對其實施攔截摧毀,將會面臨極大的難度,甚至是不可能的。但隨著技術的進步,這樣的觀點已經越來越顯得過時了。通過對軍機與面空飛彈這一矛盾雙方性能特點的對比分析,結合世界各國在相關技術領域的最新進展情況,可以認為目前條件下研發軍機主動防護系統在技術上已具備可行性,這集中表現在兩個方面。

戰場環境及平台特性使軍機在反導自衛作戰中具有一定先天優勢。與坦克裝甲車輛、水面艦艇等作戰平台相比,軍機具有迥然不同的戰場環境、機動能力和平台特性,有能力在三維空間內做高速高機動飛行,這儘管會對反導自衛作戰帶來一定困擾,但同時也存在著非常有利的方面。

現代戰爭中軍機面臨的戰場威脅較為單一。軍機在現代戰場上面臨的威脅普遍較為單一,除了直升機可能會遇到RPG、反坦克飛彈等特殊威脅外,通常主要是面空飛彈,因此今後的機載主動防護系統只要能有效攔截來襲面空飛彈,載機安全就可以得到可靠保障。相比之下,坦克裝甲車輛、水面艦艇在戰場上面臨的威脅可謂五花八門,前者包括反坦克飛彈、RPG、炮彈、航空炸彈、地雷、手雷等,後者則包括反艦飛彈、魚雷、水雷、航空炸彈、炮彈等,並且這些威脅的目標特性相差很大,需要使用不同手段來應對。

美國RPBDS直升機主動防護系統方案

軍機進行反導自衛作戰時的戰場環境更為寬鬆。除了直升機外,現代軍機主要在中高空活動,所處戰場環境較為簡單幹凈,除太陽外,基本沒有其他自然干擾源,這無疑非常有利於對來襲飛彈的探測跟蹤;相比之下,水面艦艇戰時需要應對掠海飛行反艦飛彈的威脅,此時其探測設備將會受地球表面曲率影響,以及嚴重的多路徑效應和水面雜波干擾;坦克裝甲車輛戰時所處環境則更加惡劣,除了地形複雜多樣外,戰場上空往往還硝煙瀰漫、火光沖天、雜物亂飛,由此會極大地增加目標探測跟蹤的難度。

軍機在反導作戰過程中不易遭破片或殘骸的毀傷。與坦克裝甲車輛和水面艦艇相比,軍機儘管機體更為脆弱,但卻擁有更高的速度和機動性,便於反導作戰過程中及時脫離危險區域,躲避各種破片、殘骸的慣性損傷。由此一來,不僅可以有效降低軍機反導自衛作戰的難度,提高對來襲飛彈的攔截成功率,還可避免對機載主動防護系統的部分性能指標提出過高要求,進而降低系統複雜程度和研製技術難度。

現代技術條件下面空飛彈在反攔截方面的固有優勢正不斷下降。儘管面空飛彈作為一種高速高機動小目標,在反攔截方面具有一定的先天優勢,但是在現代高技術面前,戰場上的面空飛彈正暴露出越來越多的薄弱環節,進而為今後機載主動防護系統的反導作戰提供了可乘之機。

隨著機載傳感器技術的進步,面空飛彈的各種信號特徵日顯突出。面空飛彈出於精確制導和高速高機動飛行的需要,加上其獨特的彈體結構和外形,不可避免地會具有各種信號特徵:面空飛彈彈體為雷達隱身性能不佳的圓截面結構,其上還存在彈翼、舵面、導引頭天線等強散射源部件,普遍具有一定的雷達信號特徵;面空飛彈高速飛行時,由於彈體表面的氣動加熱、發動機噴管的高溫、彈體對外界紅外輻射的反射等原因,普遍具有較強的紅外信號特徵;面空飛彈發動機排出的尾焰/中會產生位於「太陽光譜盲區」的紫外輻射,因而具有獨特的紫外信號特徵;部分面空飛彈的制導雷達、雷達導引頭、指令發射機工作時會發射電磁波,因而具有一定的射頻信號特徵。

戰時面空飛彈的高機動能力不能隨意發揮,會受多種因素制約。儘管面空飛彈普遍擁有很強的高機動能力,但戰時既沒必要也沒能力採用過於複雜的飛行彈道:面空飛彈飛行過程中,為了確保導引頭持續穩定跟蹤目標、提高末段存速/能量、減少制導系統動態誤差,需儘量保持飛行彈道平直;面空飛彈的飛行狀態很大程度上取決於目標,只有當後者劇烈機動、企圖擺脫鎖定時,才會大幅調姿以維持對目標的追蹤;面空飛彈飛行過程中,需要按照各種導引方法飛向目標,其軌跡有一定規律可循;面空飛彈的機動能力在不同飛行階段差異很大,到飛行末段往往無力進行過於劇烈的機動

面空飛彈抗毀傷能力差,很容易因為火力攔截而失效。目前面空飛彈的彈體普遍為筒形薄壁細長結構件,導引頭、戰鬥部、燃料箱均緊貼著單薄的殼體蒙皮,導引頭整流罩通常由硬脆材料製成,彈翼/舵面則大都為薄壁空腔結構。這樣的結構特點,使得面空飛彈彈體的易損性非常突出,當其處於高速高機動飛行狀態時,彈體只要遭到局部甚至輕微損傷,在氣動作用下就很可能會帶來災難性後果,至少也會使其飛行姿態遭到破壞,以致偏離正常彈道,無法對目標構成威脅。

軍機主動防護技術發展現狀

主動防護作為一種先進軍機防護理念,在軍機發展史上出現的時間並不晚。早在20世紀50年代,隨著面空飛彈威脅的日趨嚴重,美國、蘇聯在研製B-52、圖-95戰略轟炸機時,均曾考慮過配裝具備反導自衛功能的航炮或空空飛彈。這之後的數十年時間內,美國、蘇聯(俄羅斯)、以色列等國在軍機主動防護領域做了大量工作,對相關的各個技術領域,例如主動雷達/雷射、被動雷達/雷射、被動紅外/紫外等探測跟蹤手段,遮蔽/腐蝕導引頭、充氣/非充氣物柔性攔阻、破片/子彈丸殺傷、彈體直接撞擊、雷射高溫燒蝕等目標毀傷方式,滯空攔截彈、航炮炮彈、反導榴彈、反導自衛飛彈、高能雷射等反導攔截武器,均進行了全面的探索研究。儘管由於部分關鍵技術遲遲無法取得突破,這些研究大都停留在紙面階段,沒能轉入正式的產品研製,但通過這一系列極富開拓意義的先期探索,為今後新一代機載主動防護系統的研發做了大量經驗積累和技術儲備。

B-52戰略轟炸機

進入21世紀以來,隨著精確制導、微電子、新材料等技術的飛速發展,機載主動防護系統研製所面臨的眾多技術瓶頸逐步得到緩解甚至消除。在這樣的時代背景下,美國、以色列、歐洲對軍機主動防護理念的興趣日趨濃厚,投入力度也逐年加大,其技術越來越接近實用化。根據目前國外相關領域的研究動向,可以將其在研究的軍機主動防護系統分為直升機載、大飛機載、戰術飛機載三大類。在這三類機載主動防護系統中,直升機主動防護系統是技術最成熟、最接近實用化的一種,2010年以來美國和以色列陸續提出了火箭推進攔阻防禦系統(RPBDS)、直升機主動防護系統(HAPS)、閃爍(Fliker)等概念方案,其中後兩者已成功進行了靶場測試。在大飛機主動防護系統領域,美國近年推出了動能空中防禦(KineticAir Defense)和硬殺傷自防護對抗系統(HKSPCS)等概念方案,前者計劃配裝B-2A、B-21等轟炸機,後者則擬用於預警機、加油機等大型軍用飛機。在戰術飛機主動防護系統領域,美國已經開始了小型先進能力飛彈(SACM)、微型自衛彈藥(MSDM)的早期研製工作,歐洲則推出了硬殺傷防禦輔助系統(HK-DAS)研發計劃,三者均為體積小、重量輕的小/微型空空飛彈。除此之外,美國還開始了以高能雷射為反導攔截手段的更新一代機載主動防護系統的技術預研,並正在實施「持久」(Endurance)、「盾」(SHiELD)等多個項目,其中「盾」已經在地面射擊測試中成功擊落靶標,按計劃將於近期進行空中射擊測試。

軍機主動防護系統未來發展展望

儘管迄今為止世界範圍內尚沒見到機載主動防護系統產品正式投入使用,其作戰效能還有待今後實戰的檢驗,但從多年來國外進行的相關測試評估以及坦克主動防護系統、艦載近防武器系統等同類裝備的實戰使用情況來看,軍機主動防護技術已明顯具備顛覆性技術的部分特徵,一旦發展成熟並推廣應用,必將會帶來軍機自防護技術領域的一次歷史性變革,甚至在相當程度上改變未來空中作戰的「遊戲規則」,並在戰術思想、編制體制、裝備體系、兵力運用等方面給世界空中力量的未來發展帶來深遠影響。

20221作者:陳黎。如需轉載請務必註明「轉自《軍事文摘》」。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/517405155_635792-sh.html