軍用飛機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)新概念——以硬殺傷方式攔截來(lái)襲導(dǎo)彈的主動(dòng)防護(hù)技術(shù)
來(lái)源:國(guó)防科技工業(yè)
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作者:陳黎
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發(fā)布時(shí)間: 2021-04-07
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所謂軍機(jī)主動(dòng)防護(hù),就是將目前已廣泛應(yīng)用于水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設(shè)施的主動(dòng)防護(hù)概念引入到軍用航空領(lǐng)域.....
自二戰(zhàn)結(jié)束以來(lái),隨著導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展,各種面空/空空導(dǎo)彈逐步取代傳統(tǒng)的高炮/航炮,成為軍用飛機(jī)(包括固定翼飛機(jī)/直升機(jī),以下稱軍機(jī))的主要戰(zhàn)場(chǎng)威脅,如何防御對(duì)方發(fā)起的各種形式的導(dǎo)彈攻擊,也成為提高軍機(jī)戰(zhàn)場(chǎng)生存力的關(guān)鍵所在。尤其是進(jìn)入21世紀(jì)后,隨著面空/空空導(dǎo)彈技術(shù)性能的不斷提高,加上RPG火箭筒等非制導(dǎo)近距直瞄武器在戰(zhàn)場(chǎng)上被大量用于反直升機(jī)作戰(zhàn),導(dǎo)致機(jī)動(dòng)規(guī)避、軟殺傷(有源/無(wú)源干擾)等傳統(tǒng)軍機(jī)防護(hù)手段的局限性日益暴露,越來(lái)越難以給軍機(jī)提供足夠的戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)。在這樣的時(shí)代背景下,要確保軍機(jī)能在未來(lái)高技術(shù)、高強(qiáng)度的戰(zhàn)爭(zhēng)中生存下來(lái)并高效完成各種作戰(zhàn)任務(wù),非常有必要另辟蹊徑,大膽創(chuàng)新,為其尋求更加可靠有效的戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)手段。
美國(guó)XB- 70轟炸機(jī)發(fā)射"派伊?瓦克特"飛碟狀反導(dǎo)自衛(wèi)空空導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗場(chǎng)景假想圖
為此,目前世界各國(guó)均在大力探索各種相關(guān)的新概念、新原理、新技術(shù),軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)就是其中非常具有代表性的一種。
基本概念及工作原理
所謂軍機(jī)主動(dòng)防護(hù),就是將目前已廣泛應(yīng)用于水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設(shè)施的主動(dòng)防護(hù)概念引入到軍用航空領(lǐng)域,通過(guò)為軍機(jī)配裝一套與目前艦載近防武器系統(tǒng)(CIWS)、坦克裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)(APS)和地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"(C-RAM)系統(tǒng)類似,可直接對(duì)來(lái)襲彈藥(包括以面空/空空導(dǎo)彈為代表的制導(dǎo)對(duì)空彈藥和以RPG火箭筒為代表的非制導(dǎo)對(duì)空彈藥)實(shí)施火力攔截的近距/超近距反導(dǎo)自衛(wèi)系統(tǒng)(即機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)),使其在戰(zhàn)場(chǎng)上能以消滅來(lái)襲彈藥的方式提升自身的自防護(hù)能力。對(duì)于配裝有主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的軍機(jī)來(lái)說(shuō),當(dāng)其在戰(zhàn)斗中遭到敵方制導(dǎo)/非制導(dǎo)對(duì)空彈藥的攻擊而情況危急,尤其是傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)規(guī)避和軟殺傷手段均難以有效對(duì)抗時(shí),機(jī)上的主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)將會(huì)及時(shí)啟動(dòng),探測(cè)、跟蹤來(lái)襲彈藥并適時(shí)發(fā)射攔截彈,以硬殺傷的方式對(duì)其實(shí)施火力攔截,力爭(zhēng)在來(lái)襲彈藥戰(zhàn)斗部的有效殺傷范圍之外將其徹底摧毀,至少也使其遭到局部毀傷或偏離正常飛行彈道以至于無(wú)法繼續(xù)追蹤目標(biāo),最終達(dá)到提高自身戰(zhàn)場(chǎng)生存力的目的。
顯然,通過(guò)引入主動(dòng)防護(hù)技術(shù),一方面可以在傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)規(guī)避和軟殺傷手段之外,再為軍機(jī)增加一種對(duì)付來(lái)襲彈藥的防護(hù)手段,從而有效彌補(bǔ)當(dāng)前軍機(jī)針對(duì)來(lái)襲彈藥的對(duì)抗手段過(guò)少、導(dǎo)致戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)過(guò)于薄弱的問(wèn)題;更重要的是,它將從根本上改變傳統(tǒng)的軍機(jī)防護(hù)模式,使其由消極被動(dòng)地躲避、干擾、誘騙敵方導(dǎo)彈,轉(zhuǎn)向積極主動(dòng)地探測(cè)、跟蹤、消滅來(lái)襲威脅,從而突破傳統(tǒng)思想觀念給軍機(jī)防護(hù)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的桎梏,為提高未來(lái)軍機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)生存力開(kāi)辟一條全新的技術(shù)途徑。由于機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)在對(duì)抗來(lái)襲彈藥的過(guò)程中,將根本無(wú)需考慮后者有無(wú)制導(dǎo)、采用何種制導(dǎo)方式/體制以及制導(dǎo)技術(shù)水平的高低,受軍機(jī)平臺(tái)自身飛行性能、空勤人員技能經(jīng)驗(yàn)等因素的影響也很小,不僅可以從根本上克服機(jī)動(dòng)規(guī)避、軟殺傷等傳統(tǒng)軍機(jī)防護(hù)手段在防護(hù)效能方面的種種先天不足,使軍機(jī)在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的生存力獲得革命性提升,還能最大程度地避免傳統(tǒng)防護(hù)手段對(duì)載機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)完成的各種不利影響,極大地提升作戰(zhàn)靈活性。
機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)攔截來(lái)襲空空導(dǎo)彈的作戰(zhàn)過(guò)程示意圖
此外,與目前艦載近防武器系統(tǒng)、坦克主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"系統(tǒng)通常會(huì)與其他防護(hù)手段配合使用一樣,軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)與傳統(tǒng)機(jī)動(dòng)規(guī)避/軟殺傷手段之間也將是互補(bǔ)、而不是取代的關(guān)系,因此今后在為軍機(jī)配裝主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的過(guò)程中,還可以將其與機(jī)上原有的軟殺傷自防護(hù)系統(tǒng)整合在一起,構(gòu)成一套"軟硬結(jié)合"式的綜合自防護(hù)系統(tǒng),戰(zhàn)時(shí)可對(duì)來(lái)襲彈藥(尤其是面空/空空導(dǎo)彈)同時(shí)實(shí)施軟殺傷和硬摧毀,從而進(jìn)一步提高軍機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)能力。
背景及相關(guān)技術(shù)發(fā)展歷程
主動(dòng)防護(hù)作為一種軍機(jī)防護(hù)理念,在世界軍用航空裝備發(fā)展史上出現(xiàn)的時(shí)間并不晚。早在20世紀(jì)50年代,隨著對(duì)空導(dǎo)彈對(duì)軍機(jī)威脅的日趨嚴(yán)重,美國(guó)、蘇聯(lián)等國(guó)在研制B-52、圖-95等遠(yuǎn)程轟炸機(jī)時(shí),均曾考慮過(guò)為其配裝具備反導(dǎo)自衛(wèi)功能的航炮或空空導(dǎo)彈。這之后直到21世紀(jì)初的數(shù)十年時(shí)間內(nèi),美國(guó)、蘇聯(lián)(俄羅斯)、以色列、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)均在此領(lǐng)域做了大量的研究工作,并提出了一系列名目繁多、技術(shù)路線各異的概念方案,對(duì)研發(fā)機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)所涉及到的各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域,例如主動(dòng)雷達(dá)/激光、被動(dòng)雷達(dá)/激光、被動(dòng)紅外/紫外等探測(cè)跟蹤手段,遮蔽/腐蝕導(dǎo)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、激光高溫?zé)g等目標(biāo)毀傷方式,無(wú)動(dòng)力滯空攔截彈、航炮炮彈、拋射式反導(dǎo)榴彈、反導(dǎo)自衛(wèi)導(dǎo)彈、高能激光等反導(dǎo)攔截武器,均進(jìn)行了全面的探討論證。盡管由于部分關(guān)鍵技術(shù)遲遲無(wú)法取得突破,這些概念方案最終大都停留在紙面階段,而沒(méi)能轉(zhuǎn)入正式的產(chǎn)品研制,但通過(guò)這一系列富有開(kāi)拓意義的先期探索,為今后新一代機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的研發(fā)做了大量經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)儲(chǔ)備。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),軍機(jī)面臨的戰(zhàn)場(chǎng)威脅明顯進(jìn)一步復(fù)雜和嚴(yán)重:一方面,隨著面空/空空導(dǎo)彈抗干擾能力的不斷提高和攻擊高機(jī)動(dòng)目標(biāo)能力的持續(xù)增強(qiáng),導(dǎo)致機(jī)動(dòng)規(guī)避、軟殺傷等傳統(tǒng)軍機(jī)防護(hù)手段越來(lái)越力不從心;另一方面,在一系列局部戰(zhàn)爭(zhēng)和武裝沖突中,以RPG為代表的非制導(dǎo)彈藥對(duì)直升機(jī)的威脅日漸突出,而軟殺傷手段對(duì)這類來(lái)襲彈藥完全無(wú)效,機(jī)動(dòng)規(guī)避則往往會(huì)因距離過(guò)近而效果不佳。在這樣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下,主動(dòng)防護(hù)相對(duì)于傳統(tǒng)軍機(jī)防護(hù)手段的種種獨(dú)特優(yōu)勢(shì)非常引人注目地顯現(xiàn)出來(lái),對(duì)各國(guó)軍方和防務(wù)工業(yè)界的吸引力也與日俱增。

軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)概念示意圖
與此同時(shí),隨著精確制導(dǎo)、微電子、新材料、先進(jìn)制造等技術(shù)的飛速發(fā)展,一些先前曾嚴(yán)重阻礙軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)技術(shù)實(shí)用化的瓶頸問(wèn)題,如今均已不同程度地得到緩解甚至消除,甚至部分現(xiàn)役空空導(dǎo)彈都已具備了攔截摧毀來(lái)襲面空/空空導(dǎo)彈的潛力,這表明發(fā)展新一代機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)條件已經(jīng)初步具備。正是在這樣的時(shí)代背景下,以美國(guó)為代表的西方國(guó)家對(duì)軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)理念的興趣日趨濃厚,在相關(guān)領(lǐng)域的投入力度逐年加大,其技術(shù)也越來(lái)越接近實(shí)用化。尤其是在21世紀(jì)初的阿富汗、伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)和以色列-黎巴嫩、以色列-巴勒斯坦沖突中,由于美/以軍直升機(jī)頻頻遭受便攜式防空導(dǎo)彈、RPG等武器的襲擊,兩國(guó)相繼開(kāi)始了多型列直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的研發(fā)。不僅如此,目前美國(guó)還已開(kāi)始著手研發(fā)技術(shù)難度更高、應(yīng)用范圍也更廣的固定翼飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng),并擬將其作為今后基于全新殺傷機(jī)理、反導(dǎo)作戰(zhàn)效能更高的機(jī)載高能激光武器服役前的過(guò)渡裝備。
國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
目前世界上,美國(guó)、歐洲、以色列等國(guó)家(地區(qū))均在積極進(jìn)行軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)技術(shù)研究工作并取得了不同程度的進(jìn)展,部分機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品研制階段,預(yù)計(jì)將會(huì)在今后十年內(nèi)陸續(xù)正式投入使用。根據(jù)載機(jī)平臺(tái)的不同,可以將目前國(guó)外在研的機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)分為直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、大飛機(jī)(包括運(yùn)輸機(jī)、加油機(jī)、預(yù)警機(jī)等)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)和戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)(包括戰(zhàn)斗機(jī)、攻擊機(jī)等)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)三大類。
在這三類機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)中,直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)是技術(shù)最成熟、也最接近實(shí)用化的一種。這主要是因?yàn)樵跉v次局部戰(zhàn)爭(zhēng)和武裝沖突中,美國(guó)等西方國(guó)家軍隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)、大飛機(jī)受到的威脅很小,直升機(jī)則有不同程度的損失,因此對(duì)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)這類裝備的需求也更加迫切。此外,由于直升機(jī)戰(zhàn)時(shí)經(jīng)常處于低空/超低空低速飛行狀態(tài),有時(shí)還會(huì)在低空懸停、甚至地面停留,其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境和潛在威脅等方面與地面車輛較為類似,因此可以大量借鑒、甚至移植坦克裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的成熟技術(shù)。自2010年以來(lái),美國(guó)、以色列兩國(guó)相繼提出了"天使之火"(Angelfire)、"直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)"(HAPS)、"閃爍"(Fliker)等一系列直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)方案,其中"天使之火"和"閃爍"均是由坦克裝甲車輛主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)改型發(fā)展而來(lái),"直升機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)"則是一種可與機(jī)上箔條/紅外干擾彈共用發(fā)射裝置的專用自防護(hù)系統(tǒng),目前三者均已進(jìn)入產(chǎn)品研制階段并成功進(jìn)行了靶場(chǎng)測(cè)試。
在大飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域,近年來(lái)國(guó)外也取得了相當(dāng)進(jìn)展。這主要是因?yàn)檫@類飛機(jī)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的地位和作用日顯突出,導(dǎo)致其在戰(zhàn)場(chǎng)上面臨的威脅也日益嚴(yán)重。此外,由于大飛機(jī)在載荷、空間、供能等平臺(tái)條件方面較直升機(jī)/戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)具有明顯的優(yōu)勢(shì),搭載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)時(shí)面臨的技術(shù)難度也相對(duì)較低。近年來(lái),美國(guó)已經(jīng)陸續(xù)推出了多個(gè)大飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)方案,其中以"動(dòng)能空中防御"(Kinetic Air Defense)和"硬殺傷自防護(hù)對(duì)抗系統(tǒng)"(HKSPCS)最為典型。"動(dòng)能空中防御"采用了先進(jìn)的內(nèi)埋式發(fā)射艙設(shè)計(jì),以避免增加載機(jī)的氣動(dòng)阻力和雷達(dá)散射面積,計(jì)劃用于配裝B-2A、B-21等隱身轟炸機(jī);"硬殺傷自防護(hù)對(duì)抗系統(tǒng)"除了考慮以傳統(tǒng)的內(nèi)置方式安裝外,還可能會(huì)選擇外掛吊艙、甚至伴飛無(wú)人機(jī)等方式來(lái)攜帶,擬用于運(yùn)輸機(jī)、預(yù)警機(jī)、加油機(jī)等大型作戰(zhàn)支援飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù)。
歐洲"硬殺傷防御輔助系統(tǒng)"戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)攔截彈外形假想圖
在戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域,盡管面臨的技術(shù)難度相對(duì)較大,但國(guó)外也已經(jīng)開(kāi)始了這類裝備的研究開(kāi)發(fā)。目前美國(guó)正在進(jìn)行"小型先進(jìn)能力導(dǎo)彈"(SACM)和"微型自衛(wèi)彈藥"(MSDM)兩種戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的早期研究工作,歐洲則推出了"硬殺傷防御輔助系統(tǒng)"(HK-DAS)研制計(jì)劃,擬用于配裝現(xiàn)役的第四代戰(zhàn)斗機(jī)(例如美國(guó)F-15/16)、第五代戰(zhàn)斗機(jī)(例如美國(guó)F-22/35)甚至探討論證中的第六代戰(zhàn)斗機(jī)。這三種方案的攔截彈均為體積小、重量輕、機(jī)動(dòng)靈活的小/微型空空導(dǎo)彈,其中"小型先進(jìn)能力導(dǎo)彈"將具備格斗空戰(zhàn)/反導(dǎo)自衛(wèi)雙重功能,"微型自衛(wèi)彈藥"和"硬殺傷防御輔助系統(tǒng)"攔截彈在緊急情況下,也可以用于對(duì)來(lái)襲敵機(jī)的自衛(wèi)空戰(zhàn)。
除了上述各種基于傳統(tǒng)反導(dǎo)自衛(wèi)彈藥的軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)方案外,目前美國(guó)還已開(kāi)始了以高能激光武器為反導(dǎo)攔截手段的更新一代機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)預(yù)研,并正在實(shí)施"持久"(Endurance)、"盾"(SHiELD)、"光束投影及補(bǔ)償"(BP&C)等一系列相關(guān)研究項(xiàng)目。其中的"盾"是一種供軍機(jī)外掛攜帶的反導(dǎo)自衛(wèi)高能激光武器系統(tǒng)吊艙,可用于戰(zhàn)術(shù)飛機(jī)和大飛機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)防護(hù),該系統(tǒng)已經(jīng)在2019年4月的地面射擊測(cè)試中成功擊落靶標(biāo),按計(jì)劃將會(huì)在2021年由F-15戰(zhàn)斗機(jī)攜帶進(jìn)行空中測(cè)試。
盡管迄今為止世界范圍內(nèi)尚沒(méi)見(jiàn)到機(jī)載主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)品正式投入使用,這類裝備的作戰(zhàn)效能還有待今后實(shí)戰(zhàn)的檢驗(yàn),但從多年來(lái)國(guó)外進(jìn)行的相關(guān)測(cè)試評(píng)估以及艦載近防武器系統(tǒng)、坦克主動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)、地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)使用情況來(lái)看,軍機(jī)主動(dòng)防護(hù)技術(shù)一旦發(fā)展成熟并廣泛應(yīng)用,必將會(huì)帶來(lái)軍機(jī)自防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的一次歷史性變革,甚至在相當(dāng)程度上改變未來(lái)空中作戰(zhàn)的"游戲規(guī)則",由此可全面提升未來(lái)軍機(jī)的綜合任務(wù)效能,并在戰(zhàn)術(shù)思想、編制體制、裝備體系等方面給世界空中力量的未來(lái)發(fā)展帶來(lái)深遠(yuǎn)影響,其動(dòng)向非常值得國(guó)內(nèi)關(guān)注。(中國(guó)航空研究院)
敬請(qǐng)關(guān)注“尖兵之翼”(始于2006年)中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)暨展覽會(huì)
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