美军改进型海麻雀舰空导弹的研制

小夏 军事 更新 2024-02-03

doi:10.16338/j.issn.1009-1319.20210161

介绍

RIM-162改进型海麻雀导弹(ESSM)是RIM-7P海麻雀导弹的改进型,主要负责航母、巡洋舰、驱逐舰、两栖战舰等舰艇的中程防空和自卫反导任务,用于防御高性能反舰导弹、巡航导弹和战斗机,以超音速、高机动性反舰导弹为主。 秉承瞄准实战、引领威胁的发展理念,两大改进改造了海雀导弹,其作战性能已今非昔比。

改进的海麻雀导弹通过增加中途指挥制导、引入间歇辐照技术、提高动力系统性能、改进低空制导控制算法,在对付低空高速机动突防目标、扩大作战空域、提高多目标能力方面实现了第一次飞跃。 通过主动和半主动双模导引头的融合,以及制导和通信链路的完善,先进的海麻雀导弹在应对各种海上威胁方面实现了第二次飞跃,突破了辐照雷达对火力通道的限制,融入了协同制导系统,适应了多种海空作战平台。

1 设备状态

改进型海麻雀导弹是由美国、澳大利亚、德国、西班牙等12个国家研制生产的国际合作项目。 截至2020年10月底,主要用户包括美国、澳大利亚、加拿大、德国、日本等15个国家,共装备了美国、日本的13种舰艇,如表1所示。

二、分析改进型海雀导弹的性能特点及发展

改进后的海麻雀导弹经历了Block 1和Block 2两个发展阶段,如图1所示。

2.1 改进型海麻雀 Block1 导弹

1)基本性能。

Block 1导弹(图2)的寿命为3年66m,前径203mm,后径254mm,发射质量297kg; 该发电厂是1 MK134固体火箭发动机,最高速度为3马赫6、最大机动过载50g; 杀伤区的远限为50km,近边界为35公里,高边界15公里,低边界5米; 高爆破片杀伤人员弹头的质量为39kg,并配有近炸触发引信; 制导方式为惯性导航+S波段或X波段指令校正+X波段半主动雷达制导。

2)主要型号。

Block1导弹(代号为RIM-162)于2002年7月装备了部队,目前有四个主要版本。

配备宙斯盾舰的RIM-162A从MK41垂直发射系统发射,每个发射单元可以使用MK25存储箱装载4枚导弹,导弹具有S波段上行链路和下行链路(图3)。

RIM-162B装备非宙斯盾舰,使用MK41垂直发射系统发射,并由舰上的X波段辐照雷达向上链传输,没有下行链路。

基于 RIM-162B 的 RIM-162C 配备了配备 MK48 垂直发射系统的舰艇,同样只有 X 波段上行链路(图 4)。

RIM-162D 也基于 RIM-162B,使用 MK29 盒式倾斜发射器(图 5),还使用 X 波段上行链路。

与倾斜发射版本不同,Block 1导弹的垂直发射版本在尾部有一个小型气舵控制系统(JVC),发射075 年代后脱落。 JVC主要用于导弹的初始转弯机动,确保导弹在发射后迅速指向目标方向。

3)主要特点。

与海麻雀RIM-7P相比,改进的Block1具有以下特点:

首先,它配备了新型火箭发动机,采用小型气舵控制系统和全电子尾控侧滑转弯(STT)技术,使导弹飞行速度快,机动性强,可以应对4G过载飞行的超音速反舰导弹。

第二种是使用4条形机翼,翼展约为04m,比RIM-7P多102M,减少60%,允许1个MK41垂直发射单元装载4枚导弹(图6),大大增加了水面舰艇的载弹量。

三是增加了作战空域,提高了中程防空能力,改进了制导控制软硬件,增加了击杀低空目标的概率,可以拦截在10米以内飞行的反舰导弹。

第四,增加了中途指挥制导模块,终端精确制导只需要由舰载X波段辐照雷达进行短暂照射即可。 传统的机械辐照雷达(如SPG-62)采用分时辐照策略来实现多目标拦截。 相控阵辐照雷达(如APAR)采用间歇辐照技术,利用计算机控制的波束对目标进行快速切换和辐照,几乎同时照射多个目标,进一步提高了多目标拦截能力。

五是陀螺仪和固态内振得到了改进,大大缩短了导弹的预热时间,发射筒内的导弹可以立即发射,发射准备时间短。

第六,采用高能低烟推进剂,减少尾烟排放对船舶光电传感器的干扰。

4)导弹携带通信链路。

改进后的海麻雀被美国和许多欧洲国家的水面舰艇使用,为了适应不同舰船配置的雷达,该导弹配备了S波段和X波段上行链路接收器,以及S波段下行链路发射器。 对于不同的舰艇,导弹通信链路的使用和制导方法不同。

阿利·伯克级驱逐舰上装备的AN SPY-1D(V)相控阵雷达为S波段,在导弹的制导阶段,AN SPY-1D(V)雷达采用频移键控(FSK)技术调制制导指令,通过上行链路发送给导弹,导弹接收到后通过S波段下行链路对每个上行信号作出响应。 事实上,AN SPY-1D(V)雷达通过使用无线通信链路(称为“遥控响应”机制)拦截、跟踪和引导导弹。

在没有S波段雷达的舰艇上,如德国的F124萨克森级护卫舰、荷兰的七省级护卫舰、丹麦的伊万·赫特菲尔德级护卫舰、日本的秋月级驱逐舰,都使用X波段雷达进行辐照制导。 由于导弹没有X波段下行链路,因此只能通过舰载雷达接收导弹目标回波信号来拦截和跟踪导弹。 在中制导阶段,X波段雷达(即辐照雷达)利用相位调制副载波进行FSK调制,通过X波段上行链路向导弹发射目标速度矢量和初始指挥点数据,导弹根据惯性制导飞到初始指挥点附近后, 半主动导引头开启搜索目标,接收X波段雷达照射目标后的反射信号,实现终端拦截交会。为了适应对高机动性目标的拦截,一些舰艇增加了S波段下行链路接收装置,以实现双向链路通信。 在Block2的后续研制中,直接在炸弹上加装X波段发射器,形成双波段通信链路,可兼容S波段和X波段雷达制导。

5)战斗模式。

改进后的海麻雀Block1舰空导弹具有全流程半主动制导、连续波辐照(CWI)和间歇连续波辐照(ICWI)等多种作战模式。

全过程半主动归位模式通常用于近距离拦截和抗击目标、干扰或制导通信链路故障的情况。

CWI模式应用于SPG-62、SPG-51和STIR240等传统X波段机械辐照雷达,采用分时辐照策略,在精确交会结束时实现辐照制导。

ICWI模式,适用于APAR、SeaPAR等相控阵辐照雷达,利用计算机控制波束对目标进行快速切换和辐照,4个阵列可引导32枚导弹同时拦截16个目标。

以阿利·伯克级驱逐舰和秋月级驱逐舰为例,不同作战模式下目标搜索和导弹制导过程中使用的雷达如表2所示。

2.2.改良的海麻雀。

改进后的海麻雀Block2导弹(图7)是Block 1的升级版,也称为先进海麻雀,于2020年形成初始作战能力,预计将于2023年开始全速生产。

1)改进。

首先,改进了末端制导方法,导弹采用了改装改进的Standard-6导弹的X波段主动半主动雷达双模导引头,在战斗中使用更加灵活(图8)。

二是完善制导通信链路,在原有制导通信链路的基础上,引入新的X波段联合通用**数据链(JUWL),该导弹同时拥有S波段和X波段双向数据链路,可以更好地兼容美国和北约国家的海空作战平台, 并集成到协同交战能力系统(CEC)和综合火控防空系统(NIFC-CA)中。

三是扩大弹体内部容量,前弹体直径由203mm增加到254mm,与后弹体一致,弹体长度增加到4枚57m,可容纳更大口径的天线和双模制导组件。

四是动力装置得到改进,据说换上了更先进的双脉冲发动机,导弹的动力性能进一步提高,对中高空目标的最大射程超过50公里,最高速度超过4马赫。

2)影响分析。

Block2将成为美军舰艇中程防空和自卫反导防御的关键,其部署和应用将进一步提高阿利伯克级驱逐舰的单舰防御和打击能力。

首先,它可以适应海上和空中的各种威胁。 先进的“海麻雀”导弹在导引头和动力系统升级后,可以应对战斗机、精确制导炸弹、高机动超音速掠海目标、低信号特征反舰导弹、反舰弹道导弹、高速小型水面目标等威胁,能够更好地适应未来的作战环境。

二是显著提高抗饱和攻击的能力。 与Block1相比,Block2采用主动半主动双模导引头和中航指挥制导,无需舰载SPG-62雷达照射即可充分发挥SPY-1D雷达制导能力,增强舰载防御火力密度,提高反饱和攻击能力。

三是要切实提高单舰攻防能力。 通过部署更小、射程更远的Block2导弹,结合“一坑四导弹”,可以减少标准-2导弹的数量,增加海麻雀导弹的数量,提高持续作战能力。 释放后的发射单元可以装载更多的进攻性导弹,改变攻防导弹的比例,有效提高阿利·伯克级驱逐舰的单兵攻防能力。

以阿利·伯克级驱逐舰的96个垂直发射单元为例,考虑无海麻雀方案、当前美军装填方案、强化防御方案和进攻聚焦方案四种配置比例,分析了防御导弹和进攻导弹的数量。

根据表3中目前装载方案的配置比例,有10枚标准-3导弹,19枚标准-6导弹,29枚标准-2导弹,40枚改进型海麻雀导弹,共计98枚防空导弹。 如果将当前装载方案的海麻雀导弹的改进装载率用于标准系列导弹的装载,那么防空导弹将总共67枚。 显然,改进的海麻雀导弹的10%装载率使导弹数量增加了31单位。

在加强防御计划中,有10枚标准-3导弹,19枚标准-6导弹,14枚标准-2导弹,96枚改进型海麻雀导弹,总共139枚防空导弹。 与目前的装载方案相比,导弹数量增加了41枚,大大提高了连续作战的能力。

在进攻计划中,有10枚标准-3导弹,19枚标准-6导弹,14枚标准-2导弹,20枚改进型海麻雀导弹,共计63枚防空导弹。 43枚战斧巡航导弹。 与目前的装载方案相比,防空导弹数量减少了35枚,战斧巡航导弹数量增加了19枚,攻击能力大大提高到原来的1枚8次。

从以上数据可以得出结论,改进的海麻雀Block2导弹是美军阿利伯克驱逐舰攻防能力的调节器。 面对日益严峻的反舰导弹威胁,水面舰艇对舰空导弹的需求是,区域防空导弹用于空域控制、远程威慑、拒止和拦截,打击中高空飞机,但不需要大量载荷; 中短程防空导弹用于拦截低空突防飞机,低空穿透飞机要求低空性能好,火力通道多,载荷大。 改进后的海麻雀Block2导弹正好满足了防空和反导系统中中短程导弹的需要,其优异的作战性能将使其成为美国一流舰艇中程防空和自卫反导的核心支撑。

2.3 分析改进型海麻雀导弹的研制。

经过两代的发展,改进后的海麻雀导弹的性能有了很大的提高,但改进后的海麻雀导弹对阿利·伯克级驱逐舰防空和反导作战的影响也应理性看待。

首先,在阿利·伯克级驱逐舰防空反导系统中,拦截低空滑海反舰导弹仍是改进型“海麻雀”导弹的首要任务,而舰艇编队的区域防空任务仍由标准-6和/或标准-2导弹完成。

其次,改进的海麻雀Block1导弹和标准系列导弹共用3个SPG-62辐照雷达,采用半主动制导方式,在理想条件下,一个SPG-62雷达可以在不同时间点照射4 6批次亚音速掠海目标或2 3批次超音速掠海目标,辐照雷达仍是限制全舰目标通道的最大瓶颈, 提高改进后的海麻雀Block1导弹的装填比,不会提高反饱和攻击能力,但会显著提高反连续攻击能力。

第三,改进后的海麻雀Block2导弹采用主动制导模式,虽然可以摆脱辐照器的束缚,增加同时攻击的目标数量,但目标通道的数量仍将受到SPY-1D(V)相控阵雷达同时发射导弹数量的限制(理论上, 可同时制导32枚导弹拦截16个目标)。

第四,在高海况条件下拦截隐形反舰导弹或拦截掠海目标时,由于目标反射截面、海杂波和主动雷达导引头功率的影响,制导精度和单发杀伤概率降低。 半主动雷达制导方式,由于采用舰载大功率辐照雷达实现末段交会制导,在对抗低空短程隐形反舰导弹和掠海小型反射面目标方面具有一定优势。

因此,与标准-2导弹相比,改进后的海麻雀导弹的最大贡献如下:一是“一坑四弹”提高连续抵抗能力; 其次,主动制导方式打破了辐照通道的限制,同时被抵抗的目标数量明显增加,这在提高超音速反舰导弹拦截能力方面最为明显。

3 战斗流程

3.1.单平台引导模式。

以阿利·伯克级A型驱逐舰为例,说明改进后的海麻雀Block1拦截反舰导弹的作战过程。

目标打击后,舰载AN SPY-1D(V)相控阵雷达,AN SPS-67(V)3海上搜索雷达(由于DDG-119一直使用X波段SPQ-9B无源相控阵雷达来取代AN SPS-67(V)3)和AN SLQ-32(V)电子战系统来探测,探测和跟踪来袭的反舰导弹, 并将目标跟踪数据发送到MK2指挥和决策系统。

MK2指挥和决策系统识别敌友,评估威胁并安排拦截,制定拦截计划并将其推送到MK8**控制系统。 根据作战情况,MK2指挥决策系统可以选择全自动、自动、半自动或手动操作模式,自动模式完全不需要人工干预,可以指挥控制系统控制自动发射,其他三种模式都需要人工参与作战控制。

MK8**控制系统根据MK2指挥决策系统的指令,根据雷达精度数据决定拦截模式,选择发射器和导弹,计算拦截并控制导弹发射。

MK41垂直发射系统为指定的导弹通电,并将MK8**控制系统产生的预装参数安装到导弹上,进行导弹发射。

SPY-1D(V)相控阵雷达连续跟踪来袭目标,MK8**控制系统通过SPY-1D(V)雷达发送低数据速率校正指令,将导弹引导至目标。

当导弹在预定的起始范围内飞行时,半主动导引头开始搜索目标,舰载SPG-62辐照雷达对目标进行短暂照射,引导导弹交会杀死目标。

3.2综合火控 - 防空模式。

改进后的海麻雀Block2导弹集成到一体化火控防空系统后,在预警机的信息支持下,可以充分发挥导弹动态射程的优势,拦截舰载雷达视距范围之外的目标,将超低空目标的拦截距离范围提高到导弹的最大有效射程。 超视距反导作战流程如下:E-2D预警机通过数据链(CEC、LINK-16)为宙斯盾舰提供地平线外的目标信息,宙斯盾舰发射改进型海麻雀Block2导弹拦截目标,E-2D预警机在拦截过程中持续为宙斯盾舰提供目标的高精度实时数据, 宙斯盾舰发送制导指令,将改进后的海麻雀Block2导弹引导到目标附近,导弹主动雷达导引头开启。捕获目标后,切换到自寻引导。

在火控-防空一体化模式下,预警机充分发挥升空和远程优势,为舰载制导导弹提供外部高质量目标跟踪信息,而导弹的制导和跟踪仍由宙斯盾舰完成。 导弹自载导引头的存在,一方面降低了目标跟踪信息的质量要求,只需要保证中端的正常**,这使得非火控雷达可以制导导弹; 另一方面,它打破了舰载辐照雷达在可视范围内照亮目标所需的限制,使超视距拦截成为可能。

4 结束语

面对阿利·伯克驱逐舰日益增长的反饱和攻击能力和连续攻击能力,传统的以反舰导弹消耗战为基础的饱和攻击战术面临着导弹需求量大、作战组织难、作战成本高等缺点。

一是压制系统的核心节点,降低网络化运营的有效性。 在火控-防空一体化模式下,预警机是联网防反导系统的核心,也是推动防空和反导作战能力发生质变的关键支撑。 因此,压制宙斯盾反导系统,应将预警机作为关键压制节点,采用干扰压制、反辐射攻击或远程火力威慑等手段,破坏预警机的远程探测、稳定跟踪、连续传输能力,使预警机无法有效提供外部目标信息, 宙斯盾舰以网络为中心的作战能力应该降级为以平台为中心的作战。

二是利用进攻体系对抗平台防御,扩大作战优势。 在缺乏预警机信息支持的情况下,将宙斯盾舰的作战能力降级为以平台为中心的作战能力,重点摧毁宙斯盾舰杀伤链中的探测和跟踪环节,采取集信息压制、低成本无人诱饵掩护、隐身机动穿透、 反辐射攻击,对导弹火力进行硬破坏,提高反舰攻击系统的综合穿透对抗能力。

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