抗击高超声速飞行器对策研究

许航+周铭秋

摘 要： 高超声速飞行器具有很强的机动能力和打击能力，它的出现对于现有防空体系提出了巨大的挑战。本文在分析高超声速飞行器未来作战特点的基础上，分析了抗击高超声速目标的难点。针对这些难点，进行了高超声速飞行器抗击策略的研究。

关键词： 高超声速飞行器；抗击；策略

高超声速飞行器作为未来空天攻防对抗中的重要组成部分，具有很强的机动能力和打击能力，它的出现对于现有防空体系提出了巨大的挑战。现有防空反导体系是基于飞机及弹道导弹等传统武器系统建立的，其预警与指挥控制系统均是针对飞机及弹道导弹的各项特点进行工作的。对于高超声速目标，无法对其进行有效的预警、跟踪与制导，防空导弹的机动性等性能也无法满足拦截高超声速目标的需要，防空系统的拦截效率会大幅度下降，现有防空反导体系效能面临清零的危险。为应对高超声速武器的威胁，就需要进行抗击高超声速飞行器的对策研究，发展新型防御系统。

一、高超声速飞行器的特点及对未来作战的影响

高超声速飞行器一般指飞行马赫数等于或大于5，能在大气层和跨大气层中实现高速远程飞行的飞行器，主要包括高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机。

高超音速飞行器与现有空气动力飞行器、弹道导弹等威胁目标相比，具有以下作战特点：

1.飞行高度高、飞行速度快、打击距离远，飞行过程易造成黑障。

2.采用非惯性弹道飞行，具有一定的滑翔或巡航能力，隐蔽性高且突防能力强。

3.攻击附带损失小，战斗部比重大，可装载更多战斗部件，提高战略打击毁伤能力。

超高度、超声速和超机动的飞行特点使得高超声速飞行器在军事方面能够有效地进行高空高速侦察、预警和突防，可对敌方进行直接打击或作为远程精确打击的武器平台，极大地扩展了作战空间，提高了作战效能。高超声速飞行器由于其独特的优势，目前已成世界各军事强国关注的焦点。其中，美军致力于发展在1小时内可以攻击全球的高空高超声速巡航导弹、空天飞机，如X-37B、猎鹰HTV-2 ， X-51A等；俄罗斯、法国、德国等也竞相发展高超声速巡航导弹；俄罗斯与印度合作发展的布拉莫斯2高超声速巡航导弹正处在试验定型阶段。高超声速飞行器的研发和应用，使得作战空域向外层空间扩展，逐步形成天地一体、全球性的、多维的战略空间和战场空间。

二、抗击高超声速飞行器的难点分析

（一）预警探测的难点

1.对高超声速飞行器的预警探测能力不足

高超声速飞行器的飞行速度极快，拦截高超声速目标要求预警系统尽可能早地发现目标，以争取拦截时间。受地球曲率、高超声速飞行器 RCS 较小以及高超声速产生的等离子体隐身效能，造成对高超声速飞行器的发现距离较小，同时微波大气吸收、黑障影响等会对远程预警和跟踪制导雷达的预警探测造成不利，进一步压缩了预警探测系统的发现距离，并容易导致无法进行预警探测或是虚警的出现。所以对于现有的防空反导系统，目标的高速度将大大降低预警系统的发现概率和发现距离。

2.对高速机动目标精确探测难度增大

对目标高精度拦截的首要条件是实现高精度的末制导探测，反导拦截弹比较实用的末制导探测技术是可见光和红外光学的末制导探测。但在高超声速武器飞行的高度，大气较为稀薄，应用光学探测面临着更为复杂的气动光学效应问题，这对末端制导探测的影响较大，增大了拦截导弹精度探测目标的难度。

（二）跟踪预测的难点

1.运动模型、预测模型难以建立

高超声速飞行器种类多且都具有高马赫数飞行速度和较广的速度域，运动阶段也复杂多样，因而不能用一个运动模型完全描述，需分阶段进行建模。高超声速飞行器来袭方位不确定，飞行轨迹多变，其预测模型即使可建立，也是变参数的非惯性运动目标预测模型，从而导致了预测模型的不确定性，所以对跟踪方法的选择带来一定的难度。

2.雷达识别跟踪能力不足，缺乏有效的跟踪方法

目前装备的空间目标监视雷达、防空预警雷达一般采用固定部署，存在探测盲区，且大多属于窄带雷达系统，不具备目标识别特征提取能力，难以实现目标识别功能，防空预警探测系统数据更新间隔一般都在5 s或10 s，针对高超声速目标无法形成连续航迹。由于高超声速飞行器飞行速度快，给拦截系统留下的反应时间较少，因而必须有效利用多传感器信息，采用收敛速度快且跟踪精度满足一定要求的跟踪算法，提高拦截系统的反应速度，目前对跟踪方法的选择与改进还需深入研究。

（三）拦截能力的不足

1.拦截弹的机动能力不足

高超声速飞行器一般采用高升阻比的升力体气动布局，可用气动力机动过载较大，甚至还可作波浪式的跳跃机动，防御系统难以高精度预测其飞行轨迹，基于预测制导的拦截弹难以实现有效拦截。如采用追踪目标运动的制导方法通常要求导弹的机动过载大于目标3倍，才能实现高精度的制导控制。

2.拦截弹高精度制导控制难度增大

高超声速飞行器的防御对拦截导弹有较大的机动过载要求，而仅凭气动力不可能提供足够的过载，必须采用直接力/气动力复合控制以提供可用过载。稀薄大气层 20km～100 km 高度范圍内，大气密度变化剧烈，采用直接力控制将产生更为复杂的侧喷气动干扰，这些因素将导致弹体气动力建模困难，模型的不确定性增加了拦截弹实施高精度复合控制的难度。

三、抗击高超声速飞行器对策的几点思考

（一）如何改善防御武器作战准备时间

预警系统尽早发现来袭的高超声速目标是有效防御高超声速飞行器的关键。为此，可构建多层立体预警体系，通过逐层预警来提高预警效率，增加防御武器作战准备时间。预警探测体系典型组成结构如图所示。天基探测系统主要由天基红外和天基雷达探测系统组成，包括中轨和高轨卫星。天基预警能否在爬升段捕捉住目标，是关系着拦截系统能否及时做好战斗准备，实施跟踪和进行拦截的关键因素，所以首先充分利用天基卫星探测系统，根据态势作出合理行动。空基探测系统主要以平流层飞艇和高空气球两种飞行器作为平台，同时搭载光学、红外和雷达等探测器，不受地球曲率的影响，监视范围大，可以作为辅助预警手段。其次，充分利用机动平台前伸部署预警系统，利用预警机、电子侦察机、舰载雷达等将预警系统前伸。地基探测系统主要由远程预警相控阵雷达、地基多功能雷达、凝视雷达、电磁篱笆和地基红外探测系统组成，部署时必须根据同雷达的用途、特性、战技性能，充分发挥各种雷达的优势，扩大雷达探测纵深，对目标提供较为有效的预警。组网探测主要由天基、空基和地基以及海上探测装备组网构成。endprint

（二）如何提高防御武器探测跟踪能力

现役探测与跟踪传感器主要基于雷达和红外两种工作体制，高超声速目标对雷达传感器的探测波束提出了很高的要求，需要在已有技术基础上进行改进，同时应积极探索激光成像技术等新型探测与跟踪技术，研制新型探测与跟踪传感器，提高防御装备体系探测高超声速目标的能力。在防御中由于目标相对于地面传感器的观测仰角变化快、大气折射严重，加上其高机动性，很容易跟丢，因此，一旦发现目标应立即制定传感器交接班计划并动态修正，对目标的机动区域进行无缝覆盖，以达到全程连续跟踪。

（三）如何缩短防御武器反应时间

在作战准备时间有限的情况下，缩短防御武器反应时间是在现役防御装备体系防御高超声速武器的必然要求。一方面，应优化现役防御武器的作战流程，尽可能减少人为干预，实现目标搜索、建立航迹、威胁判断、目标分配、目标指示、目标跟踪、火控解算、控制开火、转火或停火等过程的全自动化；另一方面，改进火控解算算法，提高射击诸元的解算精度和解算效率，增强现役防御武器的作战效能。

（四）如何增强防御武器拦截能力

从目标的快速性及机动性来看，高超声速飞行器是一类比弹道导弹更难拦截的目标，因此需要建立一个衔接紧密的分层拦截机制，当上一层拦截失效时，下层拦截手段能够及时启动，对目标进行补射，从而提高拦截成功率。类似于弹道导弹拦截方案，高超声速目标的拦截可以采用三段拦截的方式：助推段拦截、巡航段拦截和末段拦截。助推段拦截可采用无人机载武器系统，在拦截过程中应注意保持对敏感地点的24 h不间断巡航。巡航段拦截需增加拦截距离，缩短武器系统反应时间，以此来增加射击次数，从而达到大幅度提高拦截高超声速目标的效率。末段拦截一方面应采用硬杀伤，争取在末段成功拦截，另一方面要实施目标干扰，使其不能准确命中目标，双管齐下，将对受保护目标的破坏降低到最小。在分层拦截过程中，需要对目标毁伤情况做出合理评价，判定是否需要进行下一次拦截。因此，需要指挥控制系统具有较高的判断准确率及较快的运算速度。

高超声速武器开创了战争的一个新时代，在这个新时代里，落后的就必然挨打。为有效应对挑战，就要逐步开展拦截高超声速飞行器的相关技术研究，积极升级和改进现有的防空预警系统、弹道导弹预警系统和空间预警探测系统，尽快发展高超声速飞行器拦截系统，防患于未然。发展功能完备的防御体系，必须要做好充分的准备，密切跟踪高超声速飞行器的发展动态，同时结合现有防空反导武器的技术途径，实现防御体系的不对称发展，在竞争中掌握主动权。

参考文献

[1] 张国华.临近空间目标探测分析.现代雷达，2011（6）：13-I9

[2] 吴晓东等.高超声速巡航飞行器及其应对策略.飞航导弹，2011（2）：9-l2

[3] 刘旭等.高超声速巡航导弹及其拦截策略研究.飞航导弹，2011（4）：9-12

[4] 戴静等.临近空间高超声速武器防御及关键技术研究.装备指挥技術学院学报，2010，21（3）：58-6l.endprint