拒收东风快递?美国打造超级反导雷达,中国反舰导弹或迎来新挑战
火箭军的矛尖面对的“盾”变得更为坚固
随着美军从阿富汗脱身,五角大楼的亚太战略也随即被提上日程。在美国的远东海军作战计划中,庞大的核动力航母编队能否在西太平洋第一岛链内短时间以最低战损重创对方海军主力自然是核心内容。
由于人民海军在相当一段时间内实力单薄,所以美军舰队一度肆无忌惮,从上世纪90年代开始,如何打航母就成为解放军的重点研究课题。时至今日,中国海空力量无论数量还是质量都有了很大进步,而火箭军更是成为了潜在对手最忌惮的对象。
但正所谓有矛就有盾,近年来随着火箭军技术的提升,特别是高超音速武器的发展,也让美国海军开始认真思考如何反制这一威胁,由此消除航母乃至本土重要目标面临的高超音速弹道导弹威胁。
▲2016年,东风-21D“亮剑”南海后,强敌遁去
亮剑南海!东风-21D大显神威
2016年夏天,注定是个暗流涌动的夏天。当时美军派遣里根号和斯坦尼斯号两艘航母为核心的舰队侵入南海,局势紧张到了极点。然而随着火箭军的东风-21D弹道导弹进入战备状态,而且人民海空军主力迅速抵达南海后,美军航母编队最终迅速撤离了南海。就在南海仲裁前不久,火箭军反舰弹道导弹也进行了多次齐射打靶演习,被证明足以对航母等移动的大型水上目标形成致命威胁。
反舰弹道导弹同样要遵循发现,锁定,命中的流程。在观测监视乃至锁定敌航母坐标的任务中,海洋监视卫星系统发挥着重要作用,早在2016年,美国科学家联盟就在报告中提到中国在轨卫星数量已达到192颗,这些军民两用卫星都配备了光电传感器、合成孔径雷达和电子情报设备,它们可以实时监控中国周边海域。
▲面对解放军海空力量和火箭军,
美军双航母编队最终选择撤退
由于在轨卫星数量多而且集成度出色,火箭军才获得了太空中提供的三角测量数据以及足够清晰的目标图像数据,加上特种战飞机、岸基监听等手段,火箭军足以获得充足的发射信息,进而成功瞄准对方航母乃至整个舰队。一旦判明情况后,东风-21D就会进入齐射状态。
发射升空后,东风-21D还面临中段中继制导和末端制导两大难题,早年间他国防务代表曾认为海上目标是移动的,而东风-21D在发射后会因黑障问题而无法实时更新数据进而无缘命中。
▲火箭军反舰弹道导弹随着中国海洋卫星的发展而成熟
但早在南海仲裁事件之前,中国卫星网络协助的终端制导就可以通过大气雷达和视觉光电成像系统为导弹提供中段飞行信息更新和终端冲刺数据。因此在冲刺阶段,东风-21D就会将速度提升到5马赫以上并降低高度直至最后扑向目标甲板。根据火箭军打靶测试的导弹落点来看,东风-21D足以威胁30节以上航速的海上移动目标。
东风-21D的战斗部重量不低于1吨,由此计算其命中目标时的爆炸能量约为每公斤14.5兆焦耳,如果结合其巨大动能,那么即使是十万吨级核动力航母被命中后也必然会因多层甲板被贯穿而遭到重创,如果爆炸波及其机库、燃料库和弹药库,那么航母就会发生连锁殉爆反应,进而沉没。
▲一旦东风-21D命中目标,
即可轻松重创十万吨级巨型航母
更厉害的是,改进型东风-21D不但冲刺速度明显提升,而且还会具有多弹头携带能力,并在面临对方舰队反导体系时发射诱饵弹头迷惑对方。而美军舰队现役的反导系统对于这种来袭高度过大的弹道导弹本就不对口,更何况这种近乎垂直角度来袭的方向也超过了美军舰队的反导极限,考虑到东风-21D齐射时的密集程度,那么美军舰队就更难以进行拦截。所以,当初美军航母编队撤离也是个明智抉择。
所向披靡的东风-17和东风-26
让火箭军如虎添翼
2019年国庆阅兵时,东风-17赫然成为最耀眼的一颗星,这种三棱锥状、酷似超音速空天飞行器的武器也标志着中国在高超音速武器发展水平上成为世界的领跑者。东风-17的最大射程约为1500-2000公里,其改进版的最大速度可能接近20马赫!
▲一经亮相,东风-17就成为网红级国产武器
从第一岛链内对方主要目标的位置来看,其预警和拦截系统几乎来不及做出有效防御。在某次测试中,东风-17的弹头在6万米高度被释放后多次随机变轨,以至于其他监测单位都难以准确跟踪和预判其轨迹,因此这枚弹头最终成功命中了1400公里外的目标,误差甚至低于5米!
传统意义上的巡航导弹虽然灵活性高,但速度较慢,对方预警和拦截系统有足够的反应时间来防御;而弹道导弹虽然速度很快,但受制于气动布局,所以航迹稳定,对方容易计算其未来某一点的坐标,所以面对空天一体反导系统时也容易被拦截。
▲钱学森弹道的设想,伴随东风-17成为了现实
早在冷战早期,中国的两弹一星元勋钱学森就预测了未来制导武器的发展趋势,即不但高速而且灵活性强,直至结合巡航导弹和弹道导弹的优点。由于其报告具有重要的技术意义,所以钱老的构想也被称为钱学森弹道。由于布局的优化和先进的材料,东风-17在高速飞行时还能最大程度降低红外特征,这一来对方的卫星天基预警也会感到十分棘手。
虽然东风-21D和东风-17有着独特优势,但它们的射程相对有限,而射程超过5000公里的东风-26则正好可以将攻击范围延伸到第二岛链甚至中太平洋!美国《大众科学》网站曾发文表示,对美军而言东风-26是最危险的武器,因为它不但在射程上足以威胁美军在亚太区域的主要基地,还能快速切换核/常打击方式。
▲绰号“关岛特快”的东风-26是美军最忌惮的中国武器之一
由于采用先进的固体燃料,东风-26因此可以灵活机动部署,对手很难在其发射之前锁定其发射阵地,东风-41等昂贵的洲际导弹则基本为核打击而生,而核战在今天的爆发概率相对有限,所以中国洲际导弹发射的可能性也很低。美军在亚太区的多个基地中,夏威夷、威克岛、迪戈加西亚、关岛等地要么是重要的指挥/后勤点,要么干脆就是隐形战机的前出基地,东风-26则可以对上述区域挥出一记重拳。
曾有美国科学家联合会的智囊表示,如果实战爆发,那么判断火箭军各旅的部署或许可以判断对方是否主动发起核攻势,因为对方的某个团级单位可能担负特殊的任务而在部署上有所异动。但早在2017年,火箭军某旅就完成了转型,即备战演习时先行发射常规装药的精确制导版东风-26,随后立刻切换到核弹模式进行攻击,这种双重任务的兼顾,就会让对方即使掌握了某支火箭军部队的动向,也难以真正判断对方的攻击模式。
▲关岛等美军隐身战机的基地也处于东风-26的攻击范围内
随着一系列技术升级,东风-26的末端冲刺速度将不低于18马赫,对中太平洋重要目标进行攻击时误差可控制在30米内,而近年来美军隐形机部队开始了分队麻雀战蛙跳战术演练,避免在同一基地过长时间滞留,很大程度就和东风-26带来的威慑有关。
推翻美军亚太战略布局!
“东风三剑客”就这么牛
尽管近年来中国海军的总体实力取得了巨大进步,但与美国海军的差距也是显而易见的,更何况中国并非美国那样的世界性军事霸权国家,现阶段的主要目标是维护领海主权和完成国家统一,而非直接与美国海军主力在远海进行硬碰硬对决。
▲如果深入第一岛链内,美军舰队就很可能重蹈二战日军在中途岛的覆辙
这样一来,美国海军就不得不深入第一岛链内,但这就必然会面对解放军海上、空中力量的联合反击以及火箭军的当头一棒,二战中日本海军航母机动部队在中途岛海战中同时面对美军岸基航空兵和航母的那一幕就会重演。
根据电子兵棋计算,如果火箭军的反舰弹道导弹打好第一炮,那么对方舰队最少也会指挥瘫痪,甚至失去战区海上制空权,接下来解放军海空力量的联合反击胜算自然也会很大。
一旦美军舰队遭到类似中途岛那样的惨败,不但意味着美军将失去战区制海权,也意味着美国本土的外层弹道导弹防御体系暂时出现重大破口。从对方本土距离以及火箭军洲际导弹的覆盖范围来看,理论上最佳的发射方向自然是向正东,但这就难免要直面美军层层部署的海外战区反导体系,所以只能被迫转向北极方向这个对方相对防御薄弱的区域。
▲美军在阿拉斯加部署了大型陆基相控阵雷达,专门监控可疑导弹
如果美军舰队这一美国海外反导体系中的重要一环遭到沉重打击,那么洲际导弹升空后正东方位的压力也会明显降低,由于美军陆基反导所依靠的大型拦截弹数量相对有限,若火箭军和空军能够在这一空档期对对方的主要海外基地进行补充攻击,那么洲际导弹朝向正东的飞行之路就会变得十分畅通。
拒收东风快递,
美军打造跨时代超级雷达
由于解放军海空力量的崛起,加上火箭军带来的冲击,促使美国在后冷战时代开始了多种雷达的研发,其中最引人瞩目的就是雷声公司推出的AMDR雷达,这是世界首款集成防空反导一体化的多功能双波段有源相控阵雷达。这种雷达集成了对海/对潜/对地等多方面功能,而且由于其高度模块化的单元布局,它的功能调整属性也得到了很大增强,最终实现电子资源的高度共享。
▲改进型伯克级驱逐舰将配备AMDR雷达
由于具有模块化设计和开放式体系结构,所以AMDR雷达可以根据不同吨位种类的舰艇以及指定舰艇的需求随时更换结构或在最短时间升级,这一来技术和后勤人员的压力自然骤降。在元件材料方面,该雷达广泛应用了氮化镓半导体技术,这也是目前其他大规模天线口径雷达所没有的,这种材料不但可以让AMDR雷达的功率达到现役AN/SPY-1D型雷达的两倍以上,而且导热、导电和信噪比也更为出色,所以故障率也要低得多。更重要的是,借助数字波束形成技术,AMDR的感测敏感水平超过了AN/SPY-1D的30倍!
AMDR雷达有完善的配套体系,其子单位包括一部四面阵S波段雷达(可跟踪弹道导弹并进行识别,也可搜索海空目标),一部三面阵X波段雷达(主要用于精确跟踪、导弹末端照射)以及一部套件控制器(管控两个波段雷达,以便全套体系在不同任务中迅速切换),而它们都有一个统一接口与宙斯盾总系统连接。
尽管由于经费等问题导致体系中的X波段雷达没能按计划问世,但美军很快就推出了其替代版,因此AMDR雷达的开发并未被阻碍,并可能发展出多个型号,其主要区别在于模块数量的不同(24-37个),并按照规格相应配备到航母,两栖攻击舰以及神盾舰等8种舰艇上。
▲氮化镓有源相控阵雷达的可靠性会得到很大提升
2017年,陆基版AMDR雷达完成了实弹拦截测试并初步实现了和标准3型导弹的系统交互。2020年时,美军又和雷声公司一道对AMDR进行了性能极限测试,其结论是可以用于现役的伯克级驱逐舰。美军发现,其现役的AN/SPY-1雷达对超小型海面目标或超低空目标的探测效果不佳,防空反导同时进行也困难重重。
而AMDR雷达的有效探测距离和面积分别进步了2倍和13倍,同时处理目标的数量更是超过了30倍!在同等条件下,它的跟踪效率也有6倍优势,可以同时指引的导弹数量也超过AN/SPY-1的3倍!根据其模块组件数量来看,AMDR可以让美军驱逐舰的探测灵敏度提升30-100倍!这种进步不但填补了AN/SPY-1的盲区,而且也可以探测隐形战机或高超音速武器。
▲美军印太司令部的战略重点之一就是海军战略
目前,AMDR雷达已进入人工制造和改进研发阶段,而且去年搭载该雷达系统进行测试的伯克级驱逐舰卢卡斯号也已将其作为自身制式装备。按照美国海军的扩充和战力升级计划来看,该雷达将会在2023年形成第一阶段战斗力,并与其他X波段雷达结合后直接配备在不久后开建的伯克3系列驱逐舰上。
美军印太司令部表示,AMDR雷达将会大大提升宙斯盾驱逐舰编队乃至航母编队迎战假想对手高超音速武器、远程弹道导弹和隐形战机的潜能,而配备这些雷达的战舰也将优先部署在印太战区。
两套全新设备,
将美军舰队打造成“铁壁铜墙”
美军深知,要想彻底消除对方高超音速武器带来的威胁,只靠AMDR一种雷达是绝对不够的,因此其他电子设备的开发以及应用进程也迅速加快,2019年在美国本土首次亮相的AN/SPN-50航空管制雷达也是这种思维下的代表。
▲为避免信号干扰,AN/SPN-50雷达专门设定了独特的工作频率
AN/SPN-50的核心技术来源于瑞典的“海上长颈鹿”有源相控阵雷达,经过改进后,AN/SPN-50的尺寸与美军现役的AN/SPN-43(最大探测距离185公里)接近,但探测距离大大提升,还首次拥有了对高超音速武器的探测和追踪能力。
为保持该雷达工作时独立高效,因此它的工作频段也进行了改进,以避免与其他雷达重叠。考虑到解放军等对手近年来迅速进步的电子战能力,AN/SPN-50还专门强化了信号处理技术,以便在强干扰下保持高精度探测追踪能力。
▲福特级航母将会是AN/SPN-50雷达的首批用户之一
与此同时,AN/SPN-50还可以根据自身三维方向的数据识别能力,明显协助美军舰队的武器系统对目标的定位,并极大改善舰队方向己方舰载机的管控,最终与各处枢纽形成一个有效的信息交互网络。目前这种雷达同样处于评估和试生产阶段,美军希望在未来7年内采购25台后用于多艘航母或两栖攻击舰。
而美国海军的第三种新型雷达就是2016年立项的EASR三面相控阵雷达,它的软件可以和AMDR雷达进行通用。EASR同样是雷神公司的产品,与AMDR一样,它也采用了氮化镓半导体材料技术,因此可靠性和探测敏感度大幅提升,十分适合在电子战环境中使用。按照计算,EASR的总体性能甚至比现役的宙斯盾核心系统提升整整35倍!
▲除高超音速武器外,中国隐身战机也是美军新型雷达的针对目标
2020年3月,EASR的第一阶段测试已经完成,到2023年时,6部EASR雷达将部署在航母甚至下一代新型护卫舰上。届时,这些配备EASR雷达的美军舰艇将和美军的协同作战系统整合,进而让编队内各艘战舰形成一个统一化的超级海上壁垒,以便最大程度防御现有的一切威胁。
海基反导拦截领域
美国已开始抢跑
从弹道导弹拦截的常见手段来看,主要包括初段、中段和末端三种方式。最理想的方式自然是在对方弹道导弹升空之初还未进入大气层就加以拦截,例如曾部署于韩国的萨德系统,但这会对远程定位和实时跟踪技术要求过高,而且拦截基地本身也很可能遭到摧毁。
▲中段飞行距离占据弹道导弹飞行的大部分,
所以该阶段反导的意义十分重大
末端拦截则是等到对方导弹重返大气层,但此时留给防守方的准备时间就很短,基本无法保证百分百拦截。而导弹在中段飞行时占据其飞行旅程的8成,速度、高度等参数相对稳定,因此无论是陆基还是海基拦截,都将中段作为重要盯防环节。
2020年11月16日,在夏威夷外海的美军伯克级驱逐舰约翰芬恩号成功地使用标准3-2A拦截弹拦截了一枚四千公里外发射的靶弹。美军表示,这枚模拟假想敌洲际导弹的靶弹是从夸贾林环礁的里根弹道导弹防御试验场发射的,此地位于遥远的南太平洋马绍尔群岛。
▲通过天基系统的助力,
美军成功完成了海基反导打靶
模拟弹升空后,美军天基红外系统最先找到了其红外信号并迅速将数据传输到了美国本土的导弹防御指挥中心,最终靶标数据指令又在第一时间内传递给约翰芬恩号的指挥中心。由于信号十分精确详细,因此这艘神盾舰的AN/SPY-1雷达甚至无需开机指挥拦截弹,然而卫星却显示拦截弹成功地命中了目标。
标准3系列最初的攻击范围只有数十千米。随着更大更先进的火箭发动机成功运用,其攻击范围甚至接近到大气层。以标准3-2A为例,它是美国雷神公司和日本三菱重工2006年联合研发的尖端拦截弹,为此两大巨头耗资超过了20亿美元,它的拦截高度可达1500千米,末端速度可达12.3马赫,无论对洲际导弹还是低轨卫星都有很大威胁。
▲标准3系列已能够威胁低轨卫星和一般的弹道导弹
值得一提的是,标准3-2A的破坏方式也从最初的爆炸转变为动能,借助于全新的高精红外导引头,它可以轻易找到目标导弹的薄弱处。按照计算,它的能量几乎相当于10吨的物体直接撞上去,届时任何洲际导弹都会被其摧毁。在2017年和2018年,标准3-2A已相继成功完成了两次测试,而且它不但将配备到美军舰队,甚至还会配备到多艘日本宙斯盾驱逐舰上!
多种全新雷达外加出色的拦截弹,不但会让美军舰队本身更为棘手,而且也可极大程度弥补美国本土陆基反导力量的单薄(仅数十枚GBI大型拦截弹)。从2020年的测试来看,单艘宙斯盾战舰尚且可以在天基系统和美国本土超级计算机为主导的指挥中心协助下成功拦截“洲际导弹”,那么如果一支舰队在配备全新雷达后进行拦截弹齐射,就很可能取得让人感到恐惧的拦截率。
▲日本海自加入美军的海上反导后,
火箭军面临的压力就更大
此外,由于日本海自随时可能在战时介入美军的海基反导拦截,那么火箭军所面临的压力就更可想而知。目前解放军虽然在陆基中段反导方面迄今达到了5战5胜的超高水平,但海基舰艇反导方面却相对薄弱地多,所以客观来看,中国在此方面必须奋起直追。
火箭军失去威慑力?
此话为时尚早
看到美军一系列全新武器技术以及围绕它们衍生的拦截战术体系,难免有不少人会感到担忧:火箭军是否会因此丧失原本的威慑力?美军舰队有恃无恐的一幕是否会再度上演?这种担忧是多余的,因为即使美军也表示,新型雷达虽然可以指引标准3或标准6进行反导拦截,也可以探测部分高超音速武器,但如果对方的高超音速武器较为高端,那么其应用效果就难以保证。
▲目前,美军的GBI大型拦截弹数量依旧有限
虽然中美两国理论上都已完成了多次中段反导的打靶测试,但本质上却有很大不同。美国在过去多年内进行的中段反导次数远超过中国,但其成功率按照比例来看却明显低于迄今金身不破的中国。更主要的是美国的演习含金量大有问题,2017年美军的一次拦截测试后,就有学者指出美军拦截靶模拟的导弹速度较低,弹道也只是简单的抛物线。
更有甚者,美军为保证绝对成功,还专门在靶子上秘密放置了信号发生器,这一来拦截弹找寻目标的难度就大大降低了,而且靶标的飞行轨迹等参数也在发射后第一时间通知了多处雷达站和信号跟踪点,这就好比准开卷考试或暗箱操作的体育比赛,结果几乎被内定。而中国在今年2月完成的中段拦截却很可能直接模拟具有乘波体弹道的高超音速武器,含金量远比美军高得多。
▲由于自身高超音速武器技术的不足,
美军反导的含金量自然也差点意思
百论不如一战,如果没有近距离接触和实际应用,就很难了解某种武器的实际威力及弱点。歼-20在模拟空战中屡屡创造玄幻大比分优势后,中国空军才真正深刻认识隐身战机的威力,高超音速武器也是同理,美军迄今为止都没有真正认识到高端高超音速武器的核心技术,其理论上的拦截就难免陷入闭门造车的自说自话中。
反观解放军方面,后续的东风系列导弹也必然会经过改进后提升弹道机动性,即使对手可能拦截老旧型号的导弹,但面对升级后的东风系列,同样很可能手足无措。此外,“东风快递”发射后也会携带假弹头或其他信号诱导装置,再加上综合干扰的协助,那么对方看似密不透风的防御网也将被击穿。
▲一旦战端开启,火箭军还会得到人民海军和空军的大力配合
最主要的是,美军舰队主力一旦深入岛链内近大陆架海域,就会发现自己面临的对手绝不止“东风快递”。不同于过度依靠导弹核武器的俄罗斯,解放军目前已经发展成为一支兵种均衡、技术先进全面且核常兼备的现代化力量,完全可以在局部形成多兵种联合出击的组合拳优势,一旦战端开启,任何试图入侵并挑起战火的对手都会发现海面、水下、空中甚至太空方面的反击同时存在。
可以想象,一艘或多艘宙斯盾驱逐舰试图开启多种雷达并指引拦截弹时,却发现对方的海基反舰导弹、制导鱼雷乃至空中打击也随之袭来。此时,对方舰队不要说成为本土反导的屏障,就连自保也会成为大问题。
▲对手的升级,对火箭军而言也是巨大动力
有矛才有盾,坚固的盾牌又催生更锋利的矛尖,这一亘古不变的原理同样在今天催促火箭军及其对手。对解放军而言,对方的盾越来越厚,不但是巨大压力,也是无形动力。
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