关注｜萨德或将进入实质部署？细说美军末段双层反导系统发展动向
2017年2月27日，韩国部署“萨德”反导系统的进程再向前迈出危险一步——韩国国防部确认，乐天集团当天召开董事会会议批准同韩军方“萨德”系统部署土地置换协议。报道称，“萨德”有望最早于5-7月落户韩国。对此，中国外交部第一时间表示坚决反对和强烈不满，强调中方反对在韩部署“萨德”系统的意志是坚定的，将坚决采取必要措施维护自身安全利益，由此产生的一切后果由美韩承担。
众所周知，反导力量是遂行战略防御的重要军事力量，世界各国一方面研制新型反导武器系统，另一方面则不断致力于构建多层反导体系。美军出于政治和军事等因素的考虑，一直在完善和改进现有反导系统。尤其是面对当前高超声速目标的迅速发展，对反导系统的拦截弹和雷达性能提出了更高的要求。本文以美军的THAAD和PAC-3反导系统为对象，跟踪研究了其近几年来的最新进展，并分析了发展动向，愿与诸位分享。
美国导弹防御局( Missile Defense Agency，MDA)将弹道导弹防御分为三段: 助推段、中段和末段。末段是指弹道导弹从再入大气层到抵达落点的飞行段。目前，美、日、俄、以色列等国已初步具备对弹道导弹进行末段高低两层的拦截能力或技术。其中，美军末段双层反导系统最为成熟，是其弹道导弹防御系统(Ballistic Missile Defense System， BMDS)和中程增程防空系统(Medium Extended Air Defense System，MEADS)的重要组成部分。
美军末段双层反导系统的近期进展
末段低层反导武器系统也称末段低层点防御系统，用于保护范围较小的区域或点状目标，通常在大气层内(30km以下)拦截处于末段飞行的弹道导弹，代表型号有美国的PAC-3、俄罗斯的C-300系列和以色列的箭-3等; 末段高层反导武器系统也称区域高层反导武器系统，通常在大气层内高空(40～150km)或大气层外(150km以上)的部分空域拦截处于末段飞行弹道导弹，具有潜在的防御远程及洲际弹道导弹的能力，代表型号为美国的THAAD和俄罗斯的C-400，图1是THAAD和PAC-3对弹道导弹进行末段高低两层拦截示意图。THAAD系统和PAC-3系统相互配合遂行反导作战任务，旨在为美军提供一个无缝隙的末段反导防御网。THAAD能为PAC-3提供目标信息，PAC-3能对THAAD系统的漏网之鱼实施再次拦截，THAAD和PAC-3系统结合使用则能对付美军面临的大部分空中威胁。
图1 末段高低两层拦截弹道导弹示意图
美军爱国者在海湾战争和伊拉克战争中成功拦截过伊拉克的战术弹道导弹，是世界上唯一经过实战检验的反导系统。PAC-3作为爱国者系列中的最新一代，在PAC-2基础上，通过提高雷达性能，重新设计拦截弹，使其具备了一定反弹道导弹能力。PAC-3采用高速动能拦截弹，在较低的大气 层中以极高的速度、直接撞击方式截击敌方导弹， 并可顺利引爆对方弹头。它能同时捕捉和拦击多个目标，对导弹类目标射程可达到30km。PAC-3基本配置包括C波段相控阵雷达、作战控制站和发射装置。发射装置包括8辆发射车，其中4辆车每辆装有16枚PAC-3型专用反导拦截弹(共64枚); 其余4 辆车每辆装有4枚PAC-2型通用防空拦截弹(共16枚)。其中 PAC-3型专用反导拦截弹配备Ka波段主动雷达寻的器，采用动能碰撞杀伤目标; 此外，它还装有一个小型爆破战斗部，在接近目标至一定距离时，可径向发射24枚低速钨片，增大导弹的RCS，从而提高杀伤概率。PAC-3系统这种混合配置2类拦截弹的做法，能使其在拦截弹道目标的同时也能兼顾空气动力目标。
图2 PAC-3反导拦截导弹发射试验
1999年以来，PAC-3进行了多次飞行试验，拦截了30枚以上近程弹道导弹，其中16次验证了多个PAC-3同时拦截2个目标的能力，2002年进行了一次中程弹道导弹的拦截试验。最新的PAC-3采用分段增强型拦截弹(Missile Segment Enhancement，MSE)。2014年4月，洛马公司生产第一批PAC-3 MSE拦截弹及发射装置改装组件，具体升级内容包括PAC-3 MSE拦截弹及拦截弹箱体、火控计算机及增强型发射器电子系统等，这些都以模块化集成进PAC-3中。PAC-3 MSE拦截弹具有以下特点: 采用双脉冲固体火箭发动机(直径更大)，提高了其拦截高度和拦截距离，拦截高度增大约50%， 拦截距离增大约100%；采用更大的散热片及其它结构上的修改，使其更敏捷；采用更大的折叠尾翼，具有更高的机动性来拦截更快更先进的弹道导弹。目前，PAC-3的发射车可以装载4枚PAC-2 拦截弹或16枚PAC-3拦截弹或12枚PAC-3 MSE拦截弹。PAC-3 MSE部署后，能够弥补原型PAC-3系统与THAAD系统之间在拦截高度上的间隙，可以更好地实现一体化防空反导作战。
图3 PAC3(上)、PAC3 MSE(中)和THAAD拦截弹(下)
PAC-3主要用于保护机场、港口、军事指挥中心等目标，防御面积较小，拦截也在低空进行，而且拦截造成的导弹碎片同样会对地面人员和资产造成破坏。如果敌方使用大规模杀伤性武器，如核弹头和化学弹头，像这样的低层拦截是无效的。为了弥补PAC-3的这一弱点，美军开始研制THAAD。 THAAD系统可以拦截末段飞行的近、中、远程弹道导弹，它包括拦截弹、发射车、X波段相控阵雷达(AN/TPY-2)、作战管理/指挥、控制、通信和情报系统(C²BMC)以及THAAD专用支援车五部分。 其中，C²BMC可从宙斯盾、SBIRS/DSP卫星和地面预警跟踪雷达接收外部目标指示信息。
图4 THAAD飞行试验
2007—2014 年，THAAD进行了9次飞行试验，成功拦截10枚弹道导弹(5枚为近程不可分离式目标，3枚为近程可分离式目标，2枚为中程弹道导弹)。其中，2009年进行了1次双发齐射试验，2012年进行了同时拦截2个目标试验， 见表1。
表1 2007年1月 ～ 2013年1月THAAD试验概况
尽管THAAD对近程弹道导弹已成功拦截8次，但这些都是简单场景、简单目标，2015年对用更先进的雷达算法拦截更复杂目标进行更多飞行试验。总之，THAAD系统已具备探测、跟踪和拦截中近程弹道导弹的能力。
表2列出了近几年来PAC-3与THAAD试验情况。试验主要分地面硬件闭合回路和系统拦截试验。对系统组件功能和实际拦截能力进行了验证。从表2可见，试验整体进行较为顺利。
表2 PAC3与THAAD近几年试验情况
美军末段双层反导系统发展动向
美军基于试验情况，将反导系统的成熟度划分为6级。1级: 最低级，系统已通过了全面分析，建立了系统模型和(或)进行了实验室仿真测试，从概念上论证了系统研制的可行性和作战能力；2 级: 系统的特定基础部分，包括基础子系统、软件或硬件等，通过了地面工程测试，功能得到验证，尚没有对关键组件进行飞行试验；3级: 系统的关键部分，如拦截弹、雷达或火控系统等正在测试，其基本功能符合预期，飞行试验已经可以设置一些简单有限的作战场景，此等级重点仍是验证关键组件的 自身功能；4 级: 此等级通过飞行试验结合拦截试验，已对系统的整体拦截能力进行有限验证，但试验场景与实战还有一定差距，且系统整体功能不稳定；5级: 此等级下系统的大部分(不完全)能力得到验证，但还需不断进行具体的拦截试验和飞行试验来搜集数据，验证和修正系统的拦截能力；6级: 最高级，系统已具备完全、持续、可靠的拦截能力， 可独立进行完整闭合回路试验，也可集成进BMDS或MEADS等弹道导弹防御体系进行试验。
表3 PAC3与THAAD当前技术成熟度
表3是PAC-3与THAAD当前拦截近中远程弹道导弹的技术成熟度。2012年5月～2013年1月， 美军对PAC PDB-6.5.2(Post-Deployment Build)进行升级，称为PAC PDB-7，它采用PAC-3 MSE拦截弹，PDB-6.5.2 和PDB-7技术成熟度达到6级。改进型PDB-8将继续在雷达搜索、跟踪、目标识别、 作战管理和电子对抗等方面进行改进，2016—2017年进行飞行试验，全部改进预计于2018年完成。
2008年5月～2012年2月，美军已建立了2个拥有完整装备和部件的THAAD 连队，随后对其进行改进，称为THAAD配置1(Configuration 1，C1); 美军计划在THAAD C1基础上继续升级研制THAAD C2，C2在C1的基础上加入了更有效的雷达算法、仿真训练设备和发射筒冷却装置等，2015年正式开始测试和装备连队，预计未来美军至少部署6个THAAD连队。对于拦截中近程弹道导弹目标，THAAD C1和C2系统的成熟度都未达到6级，还需不断进行具体的拦截试验和飞行试验来搜集数据，验证系统的拦截能力。对于拦截远程弹道导弹目标，THAAD C1和C2系统仅从概念和仿真模型上论证了可行性和作战能力，成熟度为1级。
图5 PAC3系统2010年至2016年的发展动向
图6 THAAD系统2010—2016年的发展动向
除了2014年4月洛马公司生产第一批PAC-3 MSE拦截弹及发射装置改装部件外，2014年7月， 雷锡恩公司还成功演示验证了PAC-3 雷达采用有源电扫描阵列(AESA)和氮化镓(GaN)技术。除实现全方位传感器覆盖范围之外，这些技术将显著增大被保护区域并降低对威胁进行探测、识别和交战 的时间。引入基于氮化镓的有源电扫描阵列技术， 也会进一步提升PAC-3雷达的可靠性并降低全寿命周期成本。同时，雷锡恩公司已获得PAC-3雷达数字处理器(RDP)部件更新合同，将通过以下三个 方面对PAC-3系统性能进行提升: 在能力方面，提升目标探测和识别，增强对PAC-3 MSE的状态监视和保障; 在可靠性方面，因为增加了平均无故障时间，可使整个雷达的可靠性提升40%; 在成本方面，因为将电池替换装置的数量从759 个减少到56个，从而显著减少了该系统寿命周期的备件和维护成本。
当前，美军开始寻求投资开发第四代爱国者拦截系统，称作爱国者先进可担负能力4 (PAAC-4)， 计划将原来美以联合项目大卫投石索中的致晕者 (Stunner)拦截弹与PAC-3系统的雷达、发射装置和作战控制站集成到一起。基于PAAC-4 计划，使用两级多模制导的Stunner拦截弹将取代原来的单级雷达制导PAC-3 拦截弹，Stunner 拦截弹仅为PAC-3拦截弹造价(200万美元)的20%。
为了进一步提高 THAAD的拦截距离，美军正在对增程方案(Extended ange)进行研究，其中一种方案是为THAAD导弹加装一台直径更大的助推器，另一种方案是采用两级助推器以确保拦截弹在作战时获得更大的侧向机动性。提高拦截弹的射程，从而能大大增加THAAD系统的覆盖面积(约增大3～4倍)，并能预留更多的时间供C²BMC系统进行拦截效果评估，实现射击-观察-射击。两种方案都将继续使用THAAD原有的发射车和拦截器，预计THAAD ER于2018年开始试验，2022年生产。
2016年，美国洛克希德·马丁公司表示，美军已经向产业界提出要求，研制针对具备高超声速滑翔和末段机动能力导弹的新一代反导系统，而洛马公司提出可以用增程型“萨德”或者激光反导系统来应付中俄的高超声速滑翔导弹，这一系统未来是否会部署韩国，目前仍待观察。👇
THAAD系统是美军末段反导的主战装备，也是末段高低两层反导的指挥者，担负着指挥控制 PAC-3进行统一拦截行动的任务。C²BMC是 THAAD系统的“大脑”和“神经中枢”，能将其发射装置、拦截弹和 AN/TPY-2 雷达集成为一个完整的 有机整体，协调与控制整个系统的运作。美军 C²BMC到2014年已经运行10 年，它负责分布在各地的传感器、雷达、卫星和反导系统，并进行分层统筹规划，以最佳方式分配作战人员和拦截系统。目前，美军已在多个反导中心和节点部署了超过70 套C²BMC工作站，并已连通地基中段反导系统、海基中段反导系统、THAAD 末段高层反导系统和PAC-3末段低层反导系统等以及相关传感器，初步具备一体化反导作战指挥能力。
近年来，C²BMC坚持采用模块化设计理念，这种理念的优势就是C²BMC可提供直接的跟踪、拦 截任务分配和管理，系统的各个部分能够相互通报数据和其它关键的信息，从而增强了美军弹道导弹 防御体系的一体化程度。美军除了继续加强 C²BMC与 PAC-3、THAAD、宙斯盾等反导系统的信息融合能力外，还将继续增加C²BMC开放性，使C²BMC能共享其它非反导系统传感器数据，使之能够兼顾防御多类型目标。
美军C²BMC发展以螺旋计划(Spiral)为基础， 基于可实现的目标，每两年为一个阶段进行研究。2011—2013年，美军对Spiral 6.4版本软件进行一系列改进和能力验证。2015年后，北方司令部、战略司令部、太平洋司令部、欧洲司令部和中央司令部等将安装C²BMC最新升级版本螺旋Spiral 8.2软件。此次升级，将减少 60%以上的硬件设备货架， 还将显著降低电源和冷却需求以及全寿命周期费用，在完成第2循环试验后，该版本软件将进行硬件在回路(Hardware in loop)试验。Spiral 8.2软件超过200万行代码，能更好地识别目标，获得助推段信息提示，改善态势感知状况等，将改善反导系统的集成情况和战区的信息流动情况，使跨越全球反导系统的信息共享速度更加快速。美军计划到2020年，依托更先进的通信网络，C²BMC将实现与战略层、战区层以及前线战术层的全面联通，最终实现全球化、一体化的火力控制。
作者：空军工程大学 李龙跃 刘付显 赵慧珍