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巡航導彈技術特點及巡航導彈防御系統組成

QuTG_CloudBrain ? 來源:現代防御技術 ? 2023-11-06 17:01 ? 次閱讀

近日,美國國會預算辦公室(CBO)發布了一份有關巡航導彈國土防御的報告,報告詳細分析了美國面臨的巡航導彈威脅、可采取的防御系統架構及成本問題,由于篇幅較長,我們將分幾部分進行詳細介紹。

1、巡航導彈(LACM)的特點及其對巡航導彈防御的影響

現代巡航導彈的具體特征差異很大,包括射程、速度、高度、隱身特征和彈頭類型,所有這些都會對巡航導彈防御系統的設計參數產生很大影響。LACM的另一個特點是用于發射它們的運載工具類型。發射器的類型可能對防御系統傳感器和攔截彈所需能力影響甚微,但可能會在其他方面產生影響。例如,有些發射器可能在發射LACM之前容易被發現和摧毀,發射器的類型可能影響敵方同時從多個方向攻擊或從近美國邊境地方發射的能力。

射程

LACM的射程從200到2000多英里不等。在攻擊美國本土時,遠程導彈可能會引起更大的關注,因為較遠的射程可使敵方的發射器遠離美國本土,這將減少敵方在發動攻擊之前暴露發射器的機會。遠射程還可以使攻擊者更深入地打擊美國大陸內部目標。遠程導彈所帶來的威脅被認為是擴大美國本土巡航導彈防御能力的原因。例如2019年2月,美國北方司令部司令指出,俄羅斯“新一代空射和海射巡航導彈的防區射程和精度明顯高于前代產品,使其能夠從遠在北美防空司令部雷達覆蓋范圍之外的地方打擊北美。”

然而由于美國大部分人口及許多重要的政府和軍事設施都位于沿海附近,因此短程LACM仍可能構成威脅。從艦艇上發射的短程導彈無法到達美國中西部的核指揮與控制設施,但可能會攻擊海軍基地或沿海城市。如果短程導彈發射器能夠在不被發現的情況下接近目標,則可有效地打擊這些目標,就像用潛射LACM或隱藏在商船上的LACM進行突然襲擊一樣。

由于預警時間短,因此短程LACM防御具有一定的挑戰性。

速度

現役大多數LACM采用小型渦輪噴氣或渦扇發動機,以亞聲速飛行(通常0.5~0.8馬赫之間,或在海平面上以每小時400~600英里的速度飛行)。然而,有些導彈可在沖壓噴氣發動機的動力下以超聲速飛行(通常是2~3馬赫,或每小時1500~2300英里),但這些導彈的射程通常比亞聲速導彈短。

在其他條件相同的情況下,提高LACM的速度可減少防御方在發現來襲目標后的反應時間。然而提高速度也會帶來副作用,對于給定的有效載荷,速度越快,導彈體積越大、成本越高,并且需要飛行高度更高,以減小空氣阻力,從而達到足夠的射程。高速運動引起的大氣摩擦熱效應,也增加了導彈被紅外傳感器探測的概率。

高度

巡航導彈可以設計成在低至幾英尺到高至數萬英尺的高度飛行。在較高的高度更容易實現遠距離飛行,因為為導彈提供動力的噴氣式發動機工作效率更高,而且稀薄空氣的阻力較小。但是,靠近地面飛行的導彈更難檢測和攔截,因為受地球曲率影響,防御雷達可能無法探測到導彈目標,且很難區分低速飛行的導彈反射回波與地雜波。

對于許多導彈,可能會在攻擊路線的不同部分選擇不同的高度。例如,LACM在初始飛行階段可能會在較高的高度飛行,以提高射程,但隨后又降到靠近目標的表面,以增加躲避防御的機會。速度較快的導彈可能僅限于高空飛行,因為高速時的大氣阻力在低空是令人望而卻步的(不過某些超聲速巡航導彈可以在低空短距離沖刺)。在較高的高度飛行可以避免稠密大氣,但增加了防空傳感器對LACM的探測距離,在一定程度上降低了速度優勢。

隱身特性

另一種使巡航導彈難以探測的手段是在設計中加入隱身特性。巡航導彈可以涂覆雷達吸波材料,其機身的形狀可以減少雷達散射截面,這兩種措施都可以減少雷達在雜波背景下對巡航導彈的探測距離。

反隱身措施包括提高雷達發射功率、在防御范圍內減小相鄰雷達之間的距離以及增加信號處理的復雜度,所有這些都增加了防御方的成本。但是隱身能力通常也會增加進攻方的成本。除了更復雜的導彈設計所帶來的資金成本

外,對于給定尺寸的導彈,隱身特征可能導致其射程縮短,因為雷達吸收材料增加了重量,而且隱身形狀可能不符合流體力學原理。

彈頭類型

巡航導彈可以配備各種彈頭,這些彈頭與其意圖造成的傷害類型相匹配。例如,海軍的“戰斧”版本包括核彈頭(現已退役的TLAM-N,帶有W80核彈頭),常規子彈頭(TLAM-D,帶有166枚BLU-97/ B子母彈)和一體式常規戰斗部(帶有單枚1000磅化學炸藥戰斗部的幾種變體)。

一體式常規彈頭是“戰斧”和全世界其他LACM最常見的彈頭。雖然LACM攜帶的有效載荷類型通常不會影響特定導彈防御傳感器對其進行探測和跟蹤的能力,也不會影響特定防御系統的殺傷能力,但是,如果必須同時考慮常規威脅和核威脅,則巡航導彈防御系統的總體設計可能會受到影響。

例如,核彈頭可以設計所謂的“保險型引信,如果攜帶核彈頭的導彈被攔截器擊中,就會引爆。為應對這種情況,可能有必要部署能夠在美國領土之外攔截LACM的防御系統(這將減少探測、跟蹤和摧毀LACM的時間),或者開發不僅能夠擊落導彈而且能夠可靠地摧毀彈頭本身的武器,這將增加防御系統的復雜性和成本。

發射器類型

巡航導彈可從多種平臺發射,包括卡車、艦船、潛艇和飛機。但是,導彈越大,發射器的選擇就越受限制。一般來說,彈頭重量越重、速度越高、射程越遠,則所需導彈的彈體也越大越重,因為這些特性需要更多的燃料、更大和更強的發動機以及更大的機身來容納它們。

雖然發射器的類型對單個LACM防御系統的性能影響不大,但它可能對整個防御體系產生深遠影響。特別是易于隱藏的發射器可以使對手更容易從不利于防御的位置發動攻擊。例如,與從遠海的水面艦艇上發射的LACM相比,防御方對從美國近海潛艇上發射的LACM的響應時間更短。沒有足夠的時間對發射做出反應,可能需要美國在距離更近的地點部署速度更快的攔截器,這都會增加防御的成本和復雜性。隱蔽的發射器還可以降低美國在發射前摧毀LACM的能力,即“發射左側”防御。“左側”,指的是挫敗導彈發射的行動,在時間軸上位于導彈發射時間之前(左側)。

2、巡航導彈防御系統各組成部分的性能特點

巡航導彈防御系統及一般的防空系統主要由三個部分組成:

傳感器,即雷達和紅外探測器等,用于探測、跟蹤和識別威脅導彈;

射手,是地對空導彈或戰斗機等,可攔截和摧毀或以其他方式打擊威脅導彈;

作戰管理系統,協調傳感器和射手的行動;

傳感器、射手以及將其整合成協同防御的基礎作戰管理系統是防御系統的組成構件,可根據防御方的目標組合成不同的防空體系架構,例如,針對單個設施或設施群的點防御或針對地理區域的區域防御。

國土巡航導彈防御(CMD面臨的一個特殊挑戰是確定目標是否是實際威脅。由于巡航導彈的飛行速度和高度與民用飛機相似,因此在有許多民用飛機的環境中進行巡航導彈防御,目標識別則是關鍵因素。

探測跟蹤傳感器

巡航導彈防御系統的傳感器需要快而準地探測和跟蹤威脅目標,以便選擇射手進行防御。巡航導彈防御系統中傳感器組件的關鍵性能指標是有效射程,即傳感器既能探測到飛行目標又能將其識別為潛在威脅的距離。傳感器的有效射程越長,觀察特定區域所需的傳感器數量就越少,在來襲巡航導彈到達目標之前使用攔截器的時間就越長。

單個傳感器的探測距離主要取決于設備的性能(功率、分辨率、信號處理)及其離地面的高度,后者決定了它的視距(因地球曲率而產生的視線限制)。

目標特性也會影響傳感器的探測距離。對于發射信號并檢測目標反射回波的有源傳感器(例如雷達),如果目標涂覆雷達吸波材料或采用特殊設計形狀,以降低雷達反射回波信號的強度,則可減少探測距離。對于被動系統(例如探測物體發出的熱量的紅外傳感器),可以通過冷卻遮擋排氣系統等方式來減小探測距離。

傳感器類型。傳感器的選擇取決于威脅導彈的性能及物理特性。能夠遠距離探測的最常見傳感器是雷達,如果目標溫度高或在大氣高層,則可采用紅外探測器。特殊情況下也可以使用其他傳感器,如光學相機或激光雷達(LIDAR),但它們在大氣層內的探測距離相對較短,因此不太適合用于防御低空威脅目標。

雷達是探測和跟蹤遠距離巡航導彈的主要傳感器。亞聲速LACM難以用紅外傳感器探測,因為它們的熱信號很小,其助推火箭很小且只有幾秒鐘的燃燒時間,而空射巡航導彈可能不需要助推器,而且低速時的大氣阻力不會使導彈表面產生很大的熱量。超聲速巡航導彈更容易被紅外傳感器探測到,因為它們發動機溫度更高且表面摩擦加熱更大,但探測距離仍然有限。雷達受大氣條件(云層或霧霾)的影響也較小,這些條件限制了依賴紅外和較短波長輻射的傳感器的探測距離,尤其是針對低空飛行的目標。(不過攔截器在接近目標時,有可能會使用短距離激光或被動成像傳感器來提高制導能力)。巡航導彈相對于彈道導彈飛行高度低也會使衛星上的紅外彈道導彈防御傳感器難以探測。

決定雷達有效探測距離的主要參數天線性能(發射功率和接收靈敏度)、信號處理能力(將目標從背景噪聲中區分出來)以及天線高程。天線性能和信號處理能力決定了能否在給定距離內獲取目標的雷達回波,而天線高程決定了受地球曲率影響導致的雷達視距限制(探測距離的上限)。

雷達視距的影響是巡航導彈威脅大的原因之一。低空巡航導彈雖然在地面雷達的最大探測范圍之內,但雷達是“看不到的”,簡單講就是沿直線傳播的電磁波被地面擋住了,沒有照射到巡航導彈。

傳感器平臺。構成巡航導彈防御系統傳感器架構的另一個重要因素是傳感器所處的平臺類型。

傳感器平臺有兩個重要特性:

平臺高度決定了傳感器視距;

平臺的耐久性(平臺返回基地或維修關閉前可持續運行的時間)決定了維持給定區域的連續覆蓋所需的平臺數量。如果傳感器位于地球軌道衛星平臺,則軌道動力學因素也需考慮。

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圖1雷達視距與傳感器高度

傳感器平臺的高度。傳感器的視距范圍決定于它的高程、目標的高度以及丘陵、山脈、樹木或建筑物等地形特征。若不考慮地形特征(即假設地球表面是光滑的),則目標在300英尺處飛行時,雷達在地面上的視距范圍約為25英里。假定雷達視場角為360度,它最多可以觀察到大約2000平方英里的范圍(美國大陸的面積超過300萬平方英里)。

如果地形特征阻擋了某些方向的視線,可觀測區域就會變小,這在實際應用中是很常見的。隨著目標高度和雷達高度的增加,視距范圍和潛在觀測區域將增加,地形障礙物的影響也會減少。

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圖2不同目標高度對應的雷達視距與視場

探測距離短,導彈的反應時間就少,如果導彈以每小時500英里(或0.65馬赫)的速度飛行,高度為300英尺,而雷達在海面上,與巡航導彈目標處于同一位置,那么防御方只有3分鐘的時間來探測、識別和響應。將傳感器提升到700英尺(例如將其放在山頂或高塔上),則雷達相對目標的視距增加一倍以上,達到約60英里,反應時間增加到7分鐘。

如果需要防御大范圍區域,則需要多個位于地面或近地面傳感器。因此,若覆蓋美國本土等大面積地區,很可能需要機載傳感器來克服地表和近地表的短視距。美國空軍E-3?AWACS預警偵察機,飛行高度為3萬英尺,其傳感器視距為270英里,覆蓋范圍約23萬平方英里。當巡航導彈飛行高度為300英尺、速度為0.65馬赫時,預警機可提供32分鐘預警時間。

空軍RQ-4B“全球鷹”的傳感器視距為370英里,覆蓋范圍約43萬平方英里,反應時間為44分鐘。低軌地球衛星的視距約為2300英里,衛星高度為500英里時,視場范圍將近1700萬平方英里。

傳感器平臺的耐久性。如果平臺的耐久性不滿足不間斷運行的需求,那么就需要為每個部署點購置多個傳感器和平臺。上述示例包括三種類型的平臺:地面結構、飛機和衛星。由于地面結構的耐久性基本上是無限的,所以每個地點只需要一個傳感器。地基傳感器可能因維修或日常維護而無法工作,但這些停機時間相對較短,而且可以安排在不可預測的時間,使對手難以利用由此產生的覆蓋缺口。也可利用便攜式傳感器在維修期間提供臨時覆蓋。

另一方面,一架飛機只能在有限的時間段內在站,大部分時間用于加油和維修。此外,飛機還要花時間在其作業地點(軌道)和空軍基地之間飛行。因此,需要有多架飛機來保證每個傳感器位置連續工作。每個傳感器位置所需飛機的確切數量取決于飛機可以停留在高空的時間、速度、與基地的距離、為每個任務加油和維修飛機的時間及其總體可靠性。例如,通常需要三到四架長航時無人機來提供距基地較遠的軌道上的連續飛行。如果飛行軌道離基地較近,則兩到三架飛機就可滿足。對于有人駕駛飛機,其機組人員的耐力也可能會限制飛行任務的時間。

衛星軌道的影響。衛星帶來另一個問題。低軌衛星更適合探測和跟蹤巡航導彈目標,衛星的軌道運動和地球的自轉使衛星無法定位在地球表面的某一個點上。因此,盡管衛星實際上可以連續運行,但在大部分時間里,它們都未處在合適位置來探測對美國發動襲擊的巡航導彈(當不在美國上空時,星載雷達可能會定期關閉,以節省電池電量)。因此,需要一個由多個衛星組成的星座,以確保整個國家始終處于足夠的傳感器視野之內。所需的衛星數量主要取決于衛星軌道高度、傳感器的靈敏度和性能特點。裝有紅外傳感器的衛星星座(如正在考慮用于彈道導彈和高超聲速導彈防御的衛星群)對巡航導彈的探測能力可能有限,但雷達衛星群則更為有效。但與紅外傳感器相比,雷達在衛星上的安裝難度更大且價格昂貴。盡管需要多個衛星來確保美國全時處于監視范圍中,但這些衛星在軌運行中也可對全球其他地區進行有價值的監視。事實上,旨在探測和跟蹤空中目標的衛星星座的能力可能類似于空間發展局提出的跟蹤地面目標的“監護層”星座。如果空間發展局部署的“監護層”也能夠準確地探測和跟蹤LACM,以便為攔截器提供目標指示信息,直到其紅外導引頭能夠截獲目標,如果這種信息能夠準確和迅速地傳送給反導攔截器,那么使用雷達衛星部署國土CMD的增量成本將大大降低。

射手

能夠擊落巡航導彈的武器包括射程不到一英里的高射炮、射程遠遠超過100英里的地對空導彈和可飛行幾百英里的戰斗機。近程武器更適合于防御單一地點或小范圍的區域;遠程武器通過配備一定數量的射手可防御大片區域。在目前可用的武器中,地空導彈和戰斗機具有最大的區域防御能力,而其他射手,如高射炮、激光、超速炮等,更適用于較小區域或單個目標的防御。

地空導彈和戰斗機相比,前者的優勢是能夠快速發射(在傳感器定位并建立對巡航導彈目標的跟蹤后)并能以很高的速度飛向目標,而戰斗機的優勢是射程更遠。由于雷達和其他遠程傳感器很難區分巡航導彈與商業或私人飛機,戰斗機的另一個優勢是有可能讓飛行員在試圖擊落目標之前,通過目視來識別導彈威脅。2020年1月8日,一架烏克蘭客機在伊朗被地空導彈擊落,這說明了正確識別的重要性。

地對空導彈。美國軍方目前使用幾種類型的地對空導彈(SAM),從肩射式“毒刺”(最大射程約5英里)到“艦載標準-6導彈”(SM-6),射程約200英。對于CMD系統,國防部可以選擇使用現有類型的導彈,也可以開發專門為CMD任務設計的新型導彈。

對于擔負廣域防空反導任務的薩姆導彈來說需滿足以下幾個重要特性:

遠射程是關鍵特征,可以通過一定數量的發射器實現大面積地區防御。同樣,高速度可以使地對空導彈在短時間內到達目標,這就增加了導彈在有限的時間內與目標交戰所能覆蓋的距離(最遠可達導彈的最大射程)。為了有效地對付低空目標,遠程地對空導彈在其彈上傳感器或導引頭鎖定目標前,需要接收外部信息源提供的制導信息。在不同高度上與目標交戰的能力也很重要。例如,末段高空區域防御系統(THAAD)或SM-3導彈,這兩種導彈都是用來對付高空彈道導彈的,不能用來對付在300英尺高度飛行的LACM。地對空導彈的紅外導引頭還必須能夠探測和跟蹤目標。雷達導引頭必須能夠區分低空目標與地面反射的信號,紅外導引頭必須能夠探測低溫目標。

美國現有三種地對空導彈可用于廣域國土巡航導彈防御。

海軍SM-6導彈射程較遠,可用于打擊飛機和巡航導彈目標。

陸軍的“愛國者”導彈防御系統可以用來對付巡航導彈(除此之外,它還能打擊中近程彈道導彈)。

陸軍的THAAD射程比“愛國者”遠,但主要進行大氣層高層攔截,不具備對抗巡航導彈的能力。

也可研制這些導彈的改進型,以便更好地適應國土巡航導彈防御,例如THAAD的改進型,射程更長、具有在低層大氣攔截巡航導彈的能力。此外還可研制一種全新的導彈。陸軍和海軍使用的近程地對空導彈系統既可以單獨用于選定地點的防御,也可以用于廣域防御。

機載攔截器。軍方在美國幾個地點保持戰斗機的警戒狀態,以攔截不明身份的飛機、偏離預定飛行計劃的飛機以及正在接近或已進入限制領空的飛機。處于警戒狀態的飛機都加滿了油,并配備武器,飛行員隨時待命,隨時準備在接到要求時執行攔截任務。然而即使是在警戒狀態下,飛行員也也要花費一些時間才能到達飛機、啟動發動機、滑行和起飛。從下達起飛命令到飛機離開地面的典型時間至少為5至10分鐘(如果飛行員在跑道末端附近的飛機上等待,時間可以縮短,但很難長時間保持這種狀態)。

戰斗機在跟蹤傳感器的信息引導下飛向巡航導彈目標。到達目標附近后,戰斗機將利用自身的傳感器(雷達或紅外導引頭)捕獲目標,并發射空對空導彈將其擊落。目前使用的空對空導彈(帶雷達導引頭的中程AIM-120和帶紅外導引頭的近程AIM-9)可用來攔截巡航導彈。空軍和海軍正在開發一種新型空對空導彈AIM-260,其射程將比AIM-120更長,可增加戰斗機的防御范圍。大部分戰斗機(包括海軍和海軍陸戰隊的飛機)都可以承擔巡航導彈防御任務。空軍和空軍國民警衛隊如今承擔著國土防空任務,很可能也會承擔巡航導彈防御任務。

此外,裝備有源相控陣(AESA)雷達的戰斗機將比裝備老式雷達的戰斗機更為有效,因為AESA雷達能夠更好地探測和跟蹤低空飛行的小目標。空軍的F-22A和F-35A飛機都裝備了AESA雷達,空軍已經用新的AESA雷達替換了F-15C飛機上的舊雷達。根據2021年的預算文件,空軍計劃包括為目前服役的935架F-16C中的402架增加AESA雷達。美國北部司令部優先考慮用AESA雷達升級F-16進行國土防御。截至2020年10月,空軍四個國民警衛隊中隊的F-16已經裝備了新雷達。

其他射手。除地對空導彈和機載導彈外,還有幾種類型的射手可以用來打擊巡航導彈。例如美國海軍“方陣”是一種全天候自動近距離武器系統(CIWS),它應用了一種M61AI型六管“伏爾肯”20毫米格林式火炮。可在約一英里或更短的距離內與目標交戰。陸軍已為防御火炮和迫擊炮彈部署卡車版“方陣”系統。也有人提出了改進的加農炮的建議,可以發射超高速炮彈,即超高速炮,以打擊快速移動的目標。此外正在開發的激光或微波定向能武器,其威力足以打擊飛行中的導彈或炮彈,目前正在進行原型樣機測試。與加農炮一樣,這些武器的初始版本可能是短距離的,僅限于防御單個目標或較小區域(也稱為點防御)。

作戰管理系統

作戰管理系統(BMS)是指支撐作戰管理活動的指揮信息系統。在巡航導彈防御中,BMS功能(所有的指揮和控制、作戰管理和通信)必須非常迅速地完成。BMS包括防御系統各組成部分之間的通信鏈路,以及將信息進行融合的軟硬件系統,為指揮決策提供依據。這些功能必須足夠迅速地完成,以便留有足夠的時間供射手使用。就巡航導彈防御而言,探測、決策和交戰的時間可能只有幾分鐘。為了最大限度地利用射手的有效時間,必須提前規劃針對不同情況的響應策略,且傳感器和BMS必須為指揮官提供足夠的信息,以便他們迅速做出決策。認識到這一挑戰,空軍對其先進戰斗管理系統的技術和作戰概念進行了首次實地測試,該系統是空軍計劃用來協調和控制其行動的未來網絡,測試的重點是打擊對美國本土的巡航導彈威脅。

目標識別是巡航導彈防御系統面臨的關鍵問題,因為許多類型的巡航導彈的飛行速度和高度與民用飛機相似。根據美國聯邦航空管理局的數據,美國每天有近3萬次定期商業飛行。此外,在美國注冊的通用航空飛機有20多萬架。美國和加拿大的戰斗機平均每年攔截不明身份的飛機約100次,大多數涉及小型通用航空飛機無意中進入限制空域。只有進行可靠的目標識別后,防御方才能對威脅目標進行攔截。

3、LACM威脅及幾種典型防御系統

上文各節介紹了各種LACM威脅,以及目前正在服役的幾種類型的防御性傳感器和射手,這些傳感器和射手可以作為防御這些威脅的組成部分購買使用(現今對部隊的防空系統已提出了很高的要求)。CBO對示例性CMD架構的分析是以現有系統為基礎,將傳感器和射手與兩種通用巡航導彈進行對比計算得出的。此外,可以專門為CMD任務開發新系統。國會預算辦公室指出,更多的外來技術可以彌補防御性缺陷,但這些技術可以實現什么功能,部署這些技術可能需要多長時間以及費用等不確定因素,因而無法對此類系統進行有效的定量分析。

通用LACM

為衡量巡航導彈防御系統的能力,CBO評估了打擊兩類可攻擊美國本土的通用LACM的能力。并按照速度和高度的指標將其分為兩個級別:

亞聲速、低空導彈

超聲速、中空導彈

這兩個類別代表了目前已知已投入使用或正在開發中的LACM。

亞聲速、低空LACM。這類導彈難以探測和攔截,因為它貼近地表飛行且射程遠,由小型高效的渦輪噴氣發動機或渦扇發動機提供動力。典型例子包括美國海軍的“戰斧”和俄羅斯的“3M-14卡利布”導彈。雖然所有的巡航導彈都是先進的武器,但亞聲速LACM與速度更快的導彈相比,對制造者提出的技術挑戰較少,而且也往往比射程和有效載荷相當的速度更快的導彈更小。為此,亞聲速LACM是當今最常見的LACM類型。已知或認為有幾個國家生產此類導彈,有些國家已將其出口。

CBO模擬的通用亞聲速巡航導彈的速度約為每小時500英里(約0.7馬赫),飛行高度為300英尺,其性能相當于俄羅斯“3M-14卡利布”導彈。它可從多種平臺發射,包括卡車、艦艇、攻擊潛艇和戰斗機(或更大的飛機)。例如,俄羅斯的Club-K導彈系統(“3M-14卡利布”的出口型)被集成在一個類似于40英尺大小的集裝箱中,由集裝箱載運并發射,發射器可以綁在商船的甲板或由商用卡車拖動。

超聲速、中空LACM。超聲速LACM通常由沖壓噴氣發動機提供動力,與亞聲速的同類產品相比,不那么常見,因為在給定的射程和有效載荷下,它們更大、更復雜、更昂貴。在某些情況下,高速的優勢可以超過劣勢,包括更迅速地到達移動目標的能力,或者對重型防空系統的突防能力(當今大多數超聲速巡航導彈都是反艦導彈,旨在突破海軍部署重型防空系統)。雖然與亞聲速LACM相比,超聲速LACM在攻擊美國本土目標方面的可能性較小,但環境或技術的改變可能使其在未來更具吸引力。

CBO建模的通用超聲速巡航導彈的速度為每小時2300英里(約3馬赫),飛行高度為3萬英尺。這類導彈的典型代表是俄羅斯的Kh-32,由圖-22“逆火”轟炸機發射。Kh-32主要是一種反艦導彈,其射程只是為了將發射它的轟炸機擋在艦艇的防空系統之外。對于設計用于攻擊美國本土目標的LACM來說,可能需要更遠的射程。適合攻擊美國本土的超聲速LACM體積將相當大,這可能會將其發射器類型限制為大型軍用地面車輛,轟炸機大小的飛機,大型水面戰艦和帶有大型發射單元的潛艇。

巡航導彈防御系統組成。CBO所分析的美國本土巡航導彈防御的示例性架構包括兩類組件:

傳感器平臺,用于威脅目標的探測和跟蹤;

射手,負責摧毀威脅目標。

CBO的定量分析考慮了五種通用類型的傳感器平臺和兩種通用類型的射手。CBO沒有對CMD的作戰管理系統進行詳細分析。

通用傳感器平臺。CBO分析的所有傳感器平臺都將配備探測距離遠、對大氣條件相對不敏感的雷達(與紅外傳感器相比)。CBO計算的關鍵性能參數是平臺高度(決定覆蓋面積)和平臺耐久性(決定確保每個傳感器軌道持續工作所需的平臺數量)。

CBO考慮如下五個平臺:

如果沿海或邊境沒有高地形,則位于本地高地形(例如山頂)或塔上的地基(CBO假定其海拔高度為700英尺或計算周邊地形);

10,000英尺處的系留浮空器;

由商用飛機改裝位于30,000英尺高空的空中預警機;

在60,000英尺高度飛行的高空長航時無人機;

位于575英里高度的低軌道衛星群(見圖3-3)。

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圖4不同傳感器平臺參數

許多地面或塔基雷達可能是目前聯邦航空局和空軍的現役雷達。CBO假定雷達受視距限制,且地表光滑,在此基礎上對每個傳感器所觀察到的區域進行估計。

對于除衛星以外的所有傳感器平臺,CBO均基于已部署的實際系統對其示例性傳感器平臺進行估算。通用地基和系留浮空器平臺基于兩個陸軍系統:拖車式“哨兵”雷達和2017年取消的JLENS浮空器(聯合對地攻擊巡航導彈防御高架網狀傳感器系統)。CBO對AEW&C平臺的性能估算,分別基于商用飛機和HALE-UAV在海軍的P-8A“波塞冬”巡邏機和MQ-4C“海王星”偵察機上得出的。CBO沒有考慮空軍E-3預警機的性能,因為未來的有人駕駛預警機和機隊將更有可能基于現代雙引擎噴氣式飛機(P-8A是波音737的衍生機型),而不是基于波音707的老舊、效率較低的E-3。CBO的說明性衛星架構基于低軌上的一組雷達衛星。

除了傳感器探測范圍不同外,任務耐久性的差異(從地基傳感器基本無限制的耐久性到地基傳感器約36小時的耐久性)將導致需要使用不同數量的系統,以提供對特定機載傳感器軌道的連續覆蓋。每個軌道需要一個以上的系統會增加防御性架構的采購和運營成本。

通用射手。CBO考慮了兩個通用系統作為其概念中的國土CMD系統的射手組成部分:遠程地對空導彈(LR-SAM)和戰斗機。

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圖5 通用射手特性

LR-SAM類似于射程約200英里的海軍“標準-6”(SM-6)導彈。CBO假定LR-SAM導彈連只包括導彈、發射架以及與CMD指揮和控制系統的通信聯系,但不包括其本身的雷達。LR-SAM在BMS的指示下發射,并由CMD傳感器平臺引導到目標附近,屆時彈上導引頭將截獲目標并完成交戰。目前SM-6導彈一般由其艦載雷達制導。執行CMD任務的通用戰斗機將配備主動電子掃描陣列雷達,以提供快速定位的最佳機會。

負責執行CMD任務的通用戰斗機將配備有源電子掃描陣列雷達,以便為快速定位和攻擊目標提供最佳機會。通用戰斗機的有效射程通常取決于戰斗機達到目標的可用時間,而不是戰斗機在需要加油之前可以飛行的距離。戰斗機將以每小時700英里的速度直達攔截點。

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原文標題:巡航導彈技術特點及巡航導彈防御系統組成

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