谁与争锋的前一句(谁与争锋抚琴的人)
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终端高空区域防御
承担先前的.
高处不胜寒——THAAD演出THAAD系统组成:
THAAD系统由发射装置、拦截装置、安/TPY-2 X波段雷达、火控通信系统(TFCC)、作战管理系统等子系统组成。
THAAD系统架构示意图
启动器:
THAAD的8单元模块化导弹发射器;装有自动装载系统,拦截器密封在石墨环氧树脂制成的装运/发射箱内,从装载到完成发射准备的时间不超过30分钟;拦截弹在待命状态下收到发射命令后几秒钟就可以发射。
采用奥什科什公司的M1075型1010重型加长战术卡车底盘作为发射平台,总重(含截击机)40吨,高3.25米,长12米;公路机动性强,但车重;该系统的许多组件可以由C-130飞行,但其发射器需要由C-17或C-5携带。
奥什科什。THAAD发射平台采用M1075 1010重型加长机动战术卡车底盘。
拦截器:
THAAD拦截弹无翼,装有一级固体助推火箭,长6.17m,起飞重量约610kg。带喷嘴的伞状推力矢量装置:飞行速度2600m/s,最大拦截高度150km,拦截距离300km,防御半径200km。
下图:THAAD弹丸;上图:PAC-3
弹头为KKV(动能杀伤飞行器),长2.325m,重60kg。其制导系统由红外导引头、信号处理器、数字处理器、激光陀螺惯性测量装置、机动飞行轨道控制和姿态控制推进系统等组成。
THAAD弹头KKV(动能杀伤飞机)是一件复杂而精确的艺术品。
采用复合制导系统:中段制导采用GPS/INS指令,INS系统的激光陀螺只有网球大小,漂移精度达到1/h;由终端波长为3-5m的红外成像制导头制导,具有双向数据链,可将目标图像信息发回地面系统,供火控系统判断目标损伤。
美军NMD和TMD反导拦截弹性性能比较
安/TPY-2雷达;
美国雷神公司研制的用于拦截大气层内外3500km中程弹道导弹的x波段固体有源相控阵多功能雷达,由雷达天线、电源/主电源系统、冷却系统、电子设备/控制系统等组成。
安-TPY-2雷达系统架构图
雷达天线面积为9.2,发射/接收单元数量为25334个(曾有30464t/r单元方案)。该雷达的平均功率约为60 ~ 80千瓦,峰值功率超过300千瓦。采用x波段,波长短,雷达阵面大。雷达波束很窄,分辨率很高。它有能力跟踪和识别弹头,识别假弹头,并从诱饵或射弹碎片中识别目标。
安-TPY-2雷达天线
该雷达探测距离可达2300km(RCS . 100目标)-1200km(RCS.1目标,典型弹道导弹弹头RCS)……其他数据显示,其对RCS . 1目标的探测距离甚至可达1700km。
最让大陆担心的不是THAAD的炸弹,而是THAAD的眼睛:安/TPY-2雷达。
雷达扫描水平方位角178,垂直俯仰角0-90;扫描俯仰角和方位角均为50 ;这两个阶段的结合可以实现对“天顶穿越”目标的连续跟踪。
具有很宽扫描角度的安-TPY-2雷达天线
安/TPY-2雷达探测距离远,分辨率高,具有良好的战略/战术机动性;是目前世界上规模最大、技术最先进、性能最强的陆基机动弹道导弹预警雷达。
安/TPY-2是世界上最大、最先进的陆基机动弹道导弹预警雷达。
火控通信系统作战管理系统(TFCC);
THAAD的作战管理/指挥、控制、通信和情报(BM/C3I)系统由一个战术作战站和一个运载火箭控制站组成。运载火箭控制站也是通信中继车。
THAAD的作战管理/指挥、控制、通信和情报(BM/C3I)系统
BM/C3I可以支持美军的各种通信协议,确保THAAD与陆军和联合部队的合作能力。BM/C3I网络各组成部分之间的主要通信线路是“联合战术信息分发系统”;基于网络中心战,探测器和BM/C3I系统可以相互报告跟踪数据和其他关键战场信息,也可以向其他防空系统报告跟踪数据和其他重要战场信息。它负责总体任务规划、协调和执行拦截来袭弹道导弹,并与其他防空系统接口以进行联合作战。
THAAD融入美军以“网络中心战”为核心的“云作战体系”。
简单来说:THAAD融入美军以“网络中心战”为核心的“云作战体系”,是陆海空协同中的先进技术节点。可以利用其先进的安/TPY-2雷达,用相对有限的先进雷达为“爱国者”提供空中预警和指挥协同;并与海军“宙斯盾舰”上的“基线9”作战指挥系统实现信息共享和协同作战。
在这种作战体系中,抵御敌方各军兵种合成的复杂饱和攻击的能力大大增强:高价值、高威胁的中程导弹被分配到THAAD,由标准SM-3拦截;给MEADS和爱国者PAC-3分配价值低、威胁小的战斗机和短程导弹;它不会浪费昂贵的拦截器(在敌人的战机和短程导弹上),也不会因为指挥和协调问题而让THAAD被敌人的低值武器饱和。
分层拦截系统:THAAD、SM-3拦截是高价值、高威胁目标;低威胁目标被MEADS和PAC-3拦截。
附录:
部署在伊尔库茨克州索利耶-西伯利亚的最新型“- DM”号称探测距离4500-6000公里,峰值功率625千瓦。但是它的体积就像一个30多米高的建筑。它是一种具有固定基站的战略预警相控阵雷达,类似于美国的AN/FPS-115“铺路爪”远程预警雷达。
但与美国AN/FPS-115、AN/TPY-2的一体化架构、固态封装等现代IT技术相比,赤裸裸的架构、暴露的辐射元素、俄军的“- DM”。
俄罗斯最新型“- DM”远程预警雷达
对R&D进程的科学研究有一个屡败屡战的规律:科技进步越大,科技含量越高,R&D就越困难,R&D进程失败的概率就越高……(R&D进程是平稳的,很少失败,几代“升级”都是平稳过渡的,说明其科技进步极低,这种“进步”其实是一个逐渐落后的过程)。
虽然是基于80年代大量的SDI预研成果,但THAAD的研发仍然非常艰难,充满艰辛:
1990年,洛克希德马丁公司开始设计和研发,并很快完成了原理样机和资本系统。
从1995年到1999年,共进行了11次发射试验,其中只有4次成功,7次失败。
1999年,R&D团队被迫重新设计拦截器。
2005年,新型拦截器完成设计,进入设备研制和测试;部署前共进行了14次测试。
2007年1月,THAAD首次在太平洋导弹靶场成功测试。
2007年04月06日,THAAD多次试验成功。
2007年10月,THAAD在太平洋导弹靶场成功进行了大气层外拦截试验。
从2007年到2014年,THAAD进行了9次试验,成功拦截了10枚弹道导弹(5枚近程不可分离目标、3枚近程可分离目标和2枚中程弹道导弹)。
2012年,进行了同时拦截两个目标的试验。
2015年,进行了更多的飞行测试,以更先进的雷达算法拦截更复杂的目标。
到2008年THAAD正式装备时,THAAD花了18年时间磨利它的剑。屡战屡败,终于修成正果。可见,弹道导弹拦截系统技术含量高,研发难度大。
THAAD的主要技术难点是拦截器的制导/控制方式和制导精度;
爱国者PAC-2/3采用雷达制导
“爱国者”PAC-2/3末制导雷达具有制导方式的精度,可用于飞行,但对反导末制导不够精确。
PAC-2截击机作战高度在24km以下(PAC-3在20km以下),大气密集,空舵效率高,控制简单,舵面响应及时,但精度低:海湾战争中,大量PAC-2在距离来袭目标5m左右爆炸,用碎片摧毁目标;PAC-3采用射程较短的动能弹头直接命中目标,但精度不足以支持动能弹头在200km的距离直接命中来袭炮弹。
PAC-3拦截弹的空气舵操纵面在高空稀薄大气中气动效率低、精度差。
然而,THAAD的设计理念要求在40公里以上的高度进行拦截。空气密度小,气候影响几乎可以忽略不计,空间温度很低,所以它的红外背景很冷(或者说“红外噪声很干净”)。再入过程中,弹头与稀薄大气的超高速摩擦会产生很强的红外信号,在“非常寒冷干净”的空间背景下非常显眼,无法采取有效的红外干扰和伪装措施。
在太空超低温、洁净的红外背景下,火箭的红外辐射非常明显,难以伪造。
因此,THAAD采用的制导方式是中段GPS/INS指令制导,末段红外成像制导;而昂贵的红外焦平面阵列可以用来“盯”目标,不仅具有很强的识别假的能力,而且理论上可以达到0.15m的CEP(圆概率误差)由于弹道导弹弹头直径一般在0.6m以上,红外成像制导精度足以保证动能杀伤的KKV弹头直接命中来袭导弹。
THAAD的KKV弹头必须达到CEP 0.15m;才能准确直接的命中来袭目标,并以巨大的动能将其摧毁。
KKV弹头结构示意图
然而,在研发过程中,有两大技术难题:
90年代高端红外成像单元不仅价格昂贵,而且灵敏度不能满足需求,性能只能满足实验室条件,但工业化生产的良品率很低。
THAAD的红外导引头不仅科技含量高,而且对先进材料和先进工艺要求严格。
40km以上空气稀薄,传统导弹的空气舵基本失效。THAAD采用导弹翼无100%推力矢量的飞行姿态控制。在拦截器/被拦截目标相对速度接近20Ma,且存在巨大角速度差的情况下,精确定位CEP为0.15m的KKV弹头极具挑战性
THAAD有100%推力矢量飞行姿态控制,没有导弹机翼,精度极高,200公里射程内CEP为0.15米。
从20世纪90年代末到21世纪的第一个十年,洛克希德马丁、雷神等美国顶尖军工巨头竭尽全力反复研究实验。最终在观测精度、系统可靠性、制导控制精度、导弹小型化、工业化生产等方面取得突破。一代名作终于诞生了。
2011年10月,THAAD反导系统成功拦截了两枚弹道导弹。
在双发拦截试验中,THAAD以12秒的间隔向同一目标发射了两枚拦截弹,第一枚准确命中目标,击碎了来袭导弹的弹头;第二枚拦截弹迅速重新瞄准,已被击碎的来袭弹头最大碎片被选择再次精确摧毁;并将拦截过程数据和可视图像传回指挥/控制中心,供操作人员直观确认拦截效果。
这一意外收获不仅证明了THAAD KKV拦截弹在复杂红外干扰环境下的精确搜索能力,也显示了THAAD弹载任务计算机的高度适应性。其Ai算法具有自我识别、自我规划、失去主要目标后自我决策的能力。
THAAD未来的发展型号是THAAD-ER,其火箭动力段直径将从0.37米增加到0.53米;有效射程可提高3-4倍,最大作战高度可接近500km,拦截面积可提高9-12倍;
美俄远程区域防空反导系统拦截弹性比较
从上表可以看出,俄罗斯远程区域防空/反导系统的拦截弹技术陈旧,体积庞大,机身笨重,在重量是MIM-104 PAC-2拦截弹一倍以上的情况下,性能仅略胜一筹;而且它远离THAAD和2A的SM-3街区。
C300/C400系统远程截击机48N6E2
C300/C400系统的远程拦截弹48N6E2,不仅体积和重量比美国同类产品大很多,而且采用传统机翼气动舵控制,有效作战高度很难超过30km。高度越高,空气越稀薄,控制效率越低,气动舵面的精度越差。反导效能仅相当于1991年海湾战争时美军的MIM-104 PAC-2,在技术上比美军先进水平落后一代。
C300/C400系统的主力远程拦截弹48N6E2,体积和重量都比美国同类产品大得多。
S300V(安泰2500)9A84M导弹,更大更重。
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