|  站内搜索:
网站首页 > 学术探索 > 理论研究  > 阅读信息
高超声速反舰导弹作战面临的问题及发展趋势分析
点击:  作者:王少平 董受全 李晓阳    来源:海鹰资讯  发布时间:2016-12-07 14:18:52

 

            自二战末期德国Hs-292型反舰导弹投入使用以来,反舰导弹经历了近七十年的发展。伴随着七十年间反舰导弹作战使命的不断发展变化以及完成作战使命难度的增加,反舰导弹从起初的射击距离近、飞行速度小、制导精度低、机动能力差等特点,发展为当前具备超视距攻击、超声速飞行、大范围机动变轨、自主智能识别等能力的精确制导武器。反舰导弹在发展中不断吸收先进动力系统、制导控制技术、新型复合材料、一体化设计等各方面的创新成果,尤其是近几年高超声速(飞行速度大于马赫数5)技术的发展,以及超燃冲压发动机等先进动力系统的广泛试验和应用,可以预见在不远的将来,高超声速反舰导弹将出现在对海作战的舞台上,也将促使未来对海作战样式发生重大改变。

高超声速反舰导弹发展现状

20世纪60年代开始,美国、日本、俄罗斯、印度等国先后制定并实施了关于高超声速飞行器的发展计划,各个国家在相关领域也已取得不同程度的发展,尤其是在高超声速飞行器基础设计、工程应用、飞行试验等方面已取得了巨大的成就,但从目前来看,将高超声速飞行器技术应用到反舰导弹上来还存在诸多难题需要解决。从公开资料来看,目前只有美国等个别国家进行了与高超声速反舰导弹相关的研究和试验。

美国于1996年开始研制舰载临近空间反舰导弹FastHawk,计划使用Mk41垂直发射系统进行发射。该型导弹设计射程最大为1260km,最小为92~111km;导弹动力系统为串联式固体火箭助推器和冲压发动机,固体火箭助推器将导弹加速至3km,飞行速度为马赫数2.7时,冲压发动机接力工作,冲压发动机可持续工作18min;导弹滑翔段飞行速度为马赫数4.0,下压段飞行速度为马赫数3.6,滑翔飞行高度约为24.36km;导弹制导方式为INS/GPS矢量控制+毫米波/激光雷达末制导。该型导弹在研制后期,由于种种原因,美国于1998年取消了该型导弹的研制计划。

1997年,美国海军提出了HISSM计划,该计划设计的导弹巡航飞行速度为马赫数6~8,射程约为1100km。目前,美国海军还在加速发展飞行速度为马赫数6的乘波者高超声速攻击型导弹和飞行速度为马赫数8的神箭高超声速攻击型导弹。

另一项针对高超声速反舰导弹的发展计划就是美国海军2002年启动的Hyfly(高超声速飞行)计划。该计划设计的导弹气动布局方式为轴对称式布局,动力系统为双燃烧室超燃冲压发动机(DCR),飞行速度大于马赫数6,发射平台可为水面舰艇、飞机或潜艇,该计划具体的实施情况如下表所示。

Hyfly试验情况统计表

Hyfly导弹

此外,目前美国海军正在进行常规快速全球打击(CPGS)方案的试飞,该方案以美国陆军的先进高超声速武器(AHW)项目方案为基础,拟最终以潜艇作为发射平台,该方案预计在2017年进行陆基飞行试验。

其它国家如俄罗斯也进行了高超声速反舰导弹的研制和试验。俄罗斯海军新一代3M22(锆石)高超声速反舰导弹目前也正在进行气动外形的设计和测试。该型导弹预计飞行速度可达马赫数5~6,并计划于20192022年装备俄罗斯核动力巡洋舰和多用途核潜艇上。

锆石导弹

从目前的发展现状及前景来看,无论发射平台是水面舰艇,还是作战飞机,高超声速反舰导弹都要受到发射平台及使用环境等各方面条件的制约,其设计、试验等的难度都较其他反舰导弹大,因此可以看出,高超声速反舰导弹要真正投入使用还尚需时日。

高超声速反舰导弹作战面临的问题

结合高超声速反舰导弹的特点以及当前反舰与防空作战样式发生的深刻变化,高超声速反舰导弹在作战过程中将面临诸多现实问题。

战场环境日益复杂

当前反舰作战不仅仅局限于水面舰艇与水面舰艇或岸舰兵力与水面舰艇之间的对决,而是由敌我双方“陆、海、空、天、电”组成的五维一体的综合对抗。战场环境中除存在自然环境外,还包括对抗双方人为布设的各种电磁对抗环境,以及保障交战双方各自行动的电磁环境。随着近几年各国电磁对抗手段的增加,通信对抗、雷达对抗、导航对抗等已经出现在对海作战当中,战场环境中存在的电磁频谱基本上已经涵盖了所有频段,这将对高超声速反舰导弹主被动电子对抗、目标识别选择、精确制导命中等都产生重大影响。

攻防对抗日益激烈

虽然目前针对高超声速反舰导弹开展拦截试验的国家还不多,但由于其在反舰作战中担负的撒手锏的角色,未来其必将成为各类软硬防空武器的重点防御对象。美国早在20世纪90年代就针对拦截高超声速导弹制定了空射反导计划,该计划中的空基导弹拦截项目(NCADE)、空基激光器(ABL)、网络中心机载防御单元(NCADE)等三个项目得到了不同程度的发展,对高超声速导弹具备了一定的拦截能力。同时,当前部分国家积极发展的激光武器、微波武器、粒子束武器、动能武器等都将对高超声反舰导弹的生存带来巨大威胁。此外,随着当前针对反舰导弹导引头的舷内、舷外有源干扰,红外、箔条等无源干扰设备和手段的增加,无疑增大了反舰作战攻防对抗的激烈程度。

交战范围日益增大

在高超声速反舰导弹作战过程中,敌我双方是多种作战兵力、多种武器装备的综合体系对抗,涉及预警探测、目标指示、目标识别选择、目标跟踪、毁伤效果评估等环节,从作战距离上可达上万公里,作战空间范围可包括陆地、海上、空中以及太空等,作战时间范围可从预先准备开始,直至最终毁伤效果评估,少则几个小时,多则几日甚至几个月。因此可以看出随着高超声速反舰导弹射程的增大,反舰作战空间范围和时间范围都有了较大的延展,战场态势的准确把握难度日益增加。

高超声速反舰导弹发展趋势

由于高超声速反舰导弹承担的是对敌海上主要兵力,即大中型水面舰艇或水面舰艇编队进行打击,而近几年各国水面舰艇的发展又非常迅速,因此,高超声速反舰导弹只有顺应作战对象的发展变化,从高新技术应用和作战使用等两个方面创新发展,才能适应日益变化的作战任务需求。

不断加强高新技术应用程度,全面提高导弹基本作战性能

首先针对动力系统而言,尽管目前部分国家已进行了多次针对高超声速飞行器动力系统的飞行试验,包括对超声速涡轮发动机(STELR)、超燃冲压发动机、液化空气循环发动机(LACE)、脉冲爆震发动机(PDE)以及组合冲压发动机等多种类型的发动机,但要真正投入使用,可能还尚需时日。而优良的动力系统是高超声速导弹实现连续高超声速飞行和大射程机动的必备要素,因此还需要进一步深入研究先进动力系统基础技术以及工程应用技术。其次是一体化、小型化和通用化设计方面,虽然目前在高超声速导弹动力系统与机体一体化设计方面取得了一定的成就,但导弹武器上制导系统、引战系统、通信、电子战等的硬件一体化设计仍需电子、微系统等技术的发展才能得以实现。同时高超声速导弹的小型化和通用化水平目前还不足以满足多发射平台通用混装、多任务快速切换等作战需求。

不断加强网络体系建设,全面提高导弹协同作战能力

要实现协同作战,就要以各类协同作战传感器为基础。针对导弹武器而言,主要是要加强导弹武器数据链的建设,如美军现已投入使用的Link-16AN/AXQ-14AN/AWW-13数据链。在此基础上,导弹数据链要不断向通用型、小型化、低成本方向发展,并要构建完整的可支撑导弹协同作战的信息化网络体系,实现导弹武器系统与指挥控制系统的无缝对接。例如雷锡恩公司公布的联合防区外武器(JSOW)、小型空中发射诱饵(MALD)以及高速反辐射导弹(HARM)等三种武器者组成的协同作战网络,以及MBDA公司的CVS302装甲步兵(HOPLITE)武器系统。此外,信息化网络体系要具备高速、稳定和远程或超远程的数据通信能力,以适应高超声速反舰导弹的速度特性、有效射程特性和反应特性。

广泛采用人工智能技术,全面提高导弹自主打击能力

导弹可充分运用当前模式识别、计算智能、分布式人工智能和Agent等人工智能技术,将可获取的目标外形以及目标发出的红外、无线电波、声波等信息,与弹载目标数据库进行比对,对目标进行自主定位、识别和选择。同时,在跟踪目标过程中,如果目标丢失,可自主规划最优搜索方案,对目标进行再次搜索和捕捉。另外,在毁伤目标时,能够按照获取的目标的结构特性、材料防护特性等适时重新配置引战系统启动时机,并重新设定导弹的理论命中点,尽可能使毁伤效果最大化。

不断改进轨迹优化方法,全面提高导弹精确命中能力

导弹精确命中的关键在于对其飞行轨迹的优化,而在线轨迹优化可以说是轨迹优化的终极目标。在线轨迹优化需要解决的两个重点问题,即多约束条件下轨迹优化问题的求解以及弹载计算机近实时的计算能力。针对在线轨迹优化问题的求解,可采用数值解法对导弹的飞行轨迹进行优化,其解算步骤有两项,即采用微分包含法对轨迹优化问题进行转化,而后采用粒子群算法或混沌算法等现代算法对飞行轨迹进行优化。在优化目标选择上,可根据任务需要,以分段轨迹最大射程、全轨迹最大射程、机动规避轨迹最优等为优化目标,具体可设置为单目标优化或多目标优化。对于在线轨迹优化的近实时要求,由于高超声速反舰导弹飞行速度快,因此,要充分保证机载计算机在线计算的速度,例如X-37X40要求的制导周期为0.1s,控制周期为0.02s。所以要求计算机的在线计划速度要足够快,在线计算时间要小于维持系统稳定性的制导和控制周期。

不断丰富电子对抗手段,全面提高导弹干扰和抗干扰能力

高超声速反舰导弹作为一型攻击性武器,其在整个飞行过程中都将面临来自敌水面舰艇的干扰和抗击,因此,未来高超声速反舰导弹应具备对某一干扰手段进行智能抗干扰的能力。这就要求高超声速反舰导弹具有弹载有源或无源干扰设备,并且导引头可为主动雷达、被动雷达、红外、电视、激光、人在回路等其中两种或多种制导体制的组合,还包括目前正在逐步进入实用化阶段的相控阵雷达导引头,例如美国的小直径制导炸弹(SDB ) 所载半主动激光/红外成像/毫米波雷达的三模导引头技术已进入了工程研制阶段。此外,导弹在攻击过程中,可在距目标一定距离上释放具有多种任务的子弹头,如干扰弹头、诱饵弹头或者战斗弹头等,从而增加目标舰艇干扰和抗击的难度。

随着未来海战交战双方对抗行动的日益激烈,以及世界各国防空武器装备的发展,高超声速反舰导弹的出现可能将进一步加剧海上兵力和装备对抗的激烈程度。尽管高超声速反舰导弹具有速度快、射程大、突防能力强等先天优势,但要将这些优势真正应用到海战场上,还有很长的路要走。针对高超声速反舰导弹一体化、小型化、通用化、智能化和网络化等的研究,都将对高超声速反舰导弹尽早投入海战起到助推的作用。

作者: 北京海鹰科技情报研究所 王少平 董受全 李晓阳

本文刊载自《飞航导弹》2016年第9

责任编辑:向太阳
特别申明:

1、本文只代表作者个人观点,不代表本站观点,仅供大家学习参考;

2、本站属于非营利性网站,如涉及版权和名誉问题,请及时与本站联系,我们将及时做相应处理;

3、欢迎各位网友光临阅览,文明上网,依法守规,IP可查。

昆仑专题

热点排行
  • 一周
  • 一月
  • 半年
  • 建言点赞
  • 一周
  • 一月
  • 半年
  • 图片新闻

    友情链接
  • 北京市赵晓鲁律师事务所
  • 186导航
  • 红旗文稿
  • 人大经济论坛
  • 光明网
  • 宣讲家网
  • 三沙新闻网
  • 西征网
  • 四月网
  • 法律知识大全
  • 法律法规文库
  • 最高人民法院
  • 最高人民检察院
  • 中央纪委监察部
  • 共产党新闻网
  • 新华网
  • 央视网
  • 中国政府网
  • 中国新闻网
  • 全国政协网
  • 全国社科办
  • 全国人大网
  • 中国军网
  • 中国社会科学网
  • 人民日报
  • 求是理论网
  • 人民网
  • 备案/许可证编号:京ICP备15015626号-1 昆仑策咨询服务(北京)有限公司版权所有 举报邮箱:kunlunce@yeah.net