美國發展低成本空基反導武器系統

錢　錕

雷聲公司通過漸進式的改進和升級，使得AIM-120系列中距攔射空空導彈不斷發展出新的作戰功能，目前，AIM-120c6和AIM-120D導彈已經具備了十分強大的巡航導彈防御能力，以AIM-120導彈為基礎的低成本的彈道導彈(1CBM)防御武器系統NCADE也正在研制之中，以AIM-120為基礎的反衛星武器系統也已列入規劃。

自從20世紀90年代初進入美國空軍服役以來，AIM-120現已成為世界上生產數量最多、裝備最廣泛，實戰使用最多的中距彈，雷聲公司通過批次升級或研制新改型的方法使得AIM－120導彈不斷地適應新的作戰要求，完成了一系列的“漸進式性能革命”。例如目前裝備到F-22A戰斗機上的AIM-120C6導彈已經具備了攔截巡航導彈的能力，而具有更強的末端機動能力和更遠射程的AIM－1200導彈將具備更強的巡航導彈攔截能力；將來，雷聲公司還要在AIM－120導彈的基礎之上，研制低成本的彈道導彈(ICBM)防御武器系統，甚至是反衛星武器系統。

低成本空基反導武器系統

NCADE的技術特點

早在1991年的海灣戰爭期間，美軍戰斗機飛行員就有過親眼目睹伊拉克的彈道導彈從隱蔽的發射場上騰空而起自己卻束手無策的經歷因此美國空軍迫切希望國內軍火商能夠研發一種能夠部署到前線戰斗機上的低成本空基反導武器系統。為了滿足軍方的要求，雷聲公司正在致力于研制一種專門用于攔截彈道導彈的AIM-120改型產品，該空基反導平臺被稱為“具備網絡中心戰能力的空基彈道導彈防御單元”(NCADE)，目的是為美國空軍提供一種能夠部署在戰場前沿并具有快速反應能力的低成本空基彈道導彈防御武器系統。

NCADE采用兩級推進方式，第一級火箭發動機燃燒完畢后拋棄，同時二級火箭發動機點火工作，其彈體結構是在AIM－120的基礎之上研發而來。雷聲公司的技術人員用新設計的NCADE第二級彈體取代了AIM－120導彈前端的雷達天線罩，導引頭和戰斗部。由于NCADE的四個升力彈翼都安裝在導彈的第二級上，而四個控制彈翼都安裝在導彈的第一級上，因此，在導彈第一級分離前，由第一級上的控制彈翼對NCADE進行飛行控制，而當導彈第一級分離后，由呈十字分布于第二級彈身中點的四個小型矢量轉向火箭發動機對NCADE導彈第二級進行飛行控制。呈十字分布的四個矢量轉向火箭發動機剛好位于導彈第二級的質心平面上，可對NcADE第二級進行有效的飛行控制。導彈第二級軸向推進火箭發動機和四個小型矢量轉向火箭發動機采用新型的硝酸羥胺為燃料。硝酸羥胺比傳統的偏二甲肼推進劑更安全并具有更大的比沖。在此之前，硝酸羥胺僅應用在衛星的微量推進技術上，這種性能優良的推進劑可使得NCADE重量更輕，飛行速度更快。用于NCADE第二級的軸向推進火箭發動機和小型矢量轉向火箭發動機的硝酸羥胺推進劑被分裝在兩個燃料箱中，兩個燃料箱被分別布置在矢量轉向發動機艙的前后端。

2006年12月，雷聲公司已經完成了NCADE二級軸向推進火箭發動機的地面試驗，試驗顯示其推力超過68千克，燃燒時間25秒。由于采用了全新的推進系統和飛行控制系統，NCADE完全具有在大氣層外飛行的能力。

NCADE采用了新型的焦平面紅外凝視成像導引頭，其導引頭能夠清晰地分辨彈道導彈的高溫尾焰和低溫的彈體，以便在彈道導彈發射后不久的上升階段鎖定并引導NCADE以撞擊殺傷的模式對目標進行攔截。據透露，NCADE導引頭是以AIM-9X的紅外導引頭為基礎研制的。

為了準確攔截彈道導彈，NCADE的飛行速度比AIM－120更快，為了避免飛行中的氣動加熱對紅外導引頭的制導精度造成影響，NCADE在其紅外導引頭前增加了～個熱防護罩，該防護罩采用了鈍頭體設計，使得激波遠離頭罩表面，以減小紅外導引頭的氣動加熱。這個熱防護罩在導彈第一級分離后自動脫落，這時，NCADE的紅外導引頭才外露出來指引導彈第二級飛向目標的。

2007年4月，雷聲公司啟動新型工程納米復合氧化物材料研發項目，目標是開發能夠用于制造紅外導彈頭罩的復合材料和工藝方法。目前，藍寶石是用于制造紅外制導導彈頭罩的主要材料，而新型復合材料頭罩要求具有比藍寶石材料更高的強度，以滿足NCADE紅外導引頭的設計要求。

雖然NCADE的內部結構和AIM-120相去甚遠，但是雷聲公司通過巧妙的協調設計，使其氣動外形、尺寸和AIM-120C相比沒有太大的變化，NCADE的彈體長度與AlM-120完全一致，質量為150千克，反而比AIM－120導彈輕了11千克，兩種導彈的重心位置也完全重臺，因此原先能裝備AIM－120的作戰飛機都能輕易裝備NCADE。

NCADE的反導作戰方式和載機

一旦敵方的彈道導彈在發射和上升階段被友軍的任何作戰網絡傳感器(無人機、浮空監視雷達、衛星等)探測到，其坐標信息將通過高速數據鏈傳輸到距離目標最近的NCADE載機平臺上，這時，戰場前沿的反導平臺馬上發射NCADE進行攔截，在飛行過程中，數據鏈將持續為NCADE其提供更新的中段制導信息。據透露，NCADE的射程超過100英里，但其有效的攔截射程和NCADE導彈發射平臺的初始飛行速度和高度有關。

關于NCADE的載機，雷聲公司十分看好能夠在戰場上空長期巡邏的長航時無人機。由于敵方的流動彈道導彈發射平臺屬于戰場上的“時效性目標”，如果想在彈道導彈發射初期進行攔截，那么反導武器系統必須裝備在像MQ－9“捕食者”這樣能在敵方空域長時間巡邏的無人機上。由于NCADE重量輕，因此一架“捕食者”無人機可以同時攜帶六枚導彈，同時不影響無人機繼續執行偵察和監視任務。裝備了NCADE之后，“捕食者”無人機將成為名副其實的多用途無人機、隨著彈道導彈技術在全球范圍的擴散，由長航時無人機執行的彈道導彈早期攔截任務將受到美國空軍的極大關注。NCADE的使用機種將包括已經服役的“捕食者”B長航時無人機和美軍在研的性能更為先進的無人機(例如“捕食者”C和X-47等)。當然，NCADE也可以裝備給有人駕駛作戰飛機，現役的F－22A和即將服役的F－35都可裝備NCADE，當然，如果有必要，隱身能力極強的美國空軍下一代遠程打擊平臺(NG－LRS)“2018轟炸機”也：阿是裝備這種廉價反導武器系統的熱門候選者。

NCADE的成本優勢

雷聲公司的彈道導彈防御項目的負責人麥克·伯恩透露：一旦進入批量生產，每枚NCADE的造價將低于100萬美元，與美國現有和規劃中動輒以數十億美元計的反導系統相比，NCADE可謂

一種廉價的彈道導彈防御武器，即使和新型的“標準－3”海基攔截導彈(單枚價格也達到了1700萬美元)相比，NCADE仍然具有顯著的成本優勢。NCADE裝備部隊后，任何可使用AIM－120導彈的作戰平臺都可成為戰場前沿的彈道導彈防御節點。

為了提高對彈道導彈的攔截成功率，美國導彈防御局(MDA)強調美國需要發展多種不同功能、不同射程的反導武器系統，以形成一套覆蓋彈道導彈飛行各個階段的、多層次的彈道導彈防御體系。目前，美軍對于彈道導彈的末端和中段攔截能力極強，但是對于彈道導彈發射、上升和助推階段的攔截能力十分孱弱。而實際上，處于發射，上升和助推階段的彈道導彈是最容易攔截的，其首要原因是處于上升段的彈道導彈還沒有釋放出多個彈頭和多個誘餌，易于一勞永逸地進行攔截：其次，上升階段的彈道導彈目標大(彈頭沒有和推進火箭分離)，飛行速度慢(上升段的導彈飛行速度比再入大氣層階段的彈頭要慢得多)，而且紅外特征強(帶有高溫尾焰)；另外，在彈道導彈的上升段進行攔截，可使導彈彈頭在別國爆炸，防止了導彈末端攔截有可能對美國本土造成的間接損害和間接核、生、化污染。綜上，MDA已經對NCADE項目表示出了非常強烈的興趣。

近年來，美軍已經裝備了多種能夠在彈道導彈彈道末段對其進行攔截的反導武器系統，例如海基的“標準－3”、路基的“愛國者3”以及正在發展的“末端高空區域防御”(THAAD)反導武器系統，并擁有多種能夠在彈道導彈彈道中段對其進行攔截的反導武器系統，例如“外大氣層殺傷飛行器”(EKV)和正在發展的具備外大氣層多彈頭攔截能力的“多目標殺傷飛行器”(MKV)；但是美軍缺少一種能夠在彈道導彈上升和助推階段對其進行有效攔截的武器系統，因此，雷聲公司適時地推出了成本低廉并能夠在戰場前沿大規模部署的NCADE項目，正好滿足了MDA的需求。2006年5月，MDA就NCADE為期12個月的風險降低計劃同雷聲公司簽訂了價值700萬美元的研究合同，并準備繼續支持雷聲公司在未來四年內造出20枚NCADE進行進一步的技術驗證和攔截試驗。雷聲公司將于明年就NCADE的研發項目正式向美國國防部提出1500萬美元的撥款要求，預計該項目將與2010年進入實質的工程研制階段，由于NCADE的彈體設計立足于AIM－120,紅外凝視成像導引頭源于AIM－9X，因此，據估計其研發全過程的成本將被控制在3.85億美元之內，可謂價廉物美。

NCADE導引頭的攔截試驗

雖然雷聲公司已經通過計算機仿真的方法驗證了NCADE導引頭瞄準點從熱尾流轉移到導彈彈體的修正能力，但是，雷聲公司仍然將NCADE的導引頭裝到AIM－9X“響尾蛇”空空導彈上進行了兩次實彈攔截試驗，攔截試驗的攻擊目標是模擬彈道導彈的小型火箭，攔截試驗驗證了NCADE導引頭在攻擊末段捕獲目標的能力，以及捕獲目標后瞄準點的修正能力。這種瞄準點修正能力對無戰斗部的NCADE實現動能殺傷非常重要。

2007年12月3日，雷聲公司租用了兩架隸屬于美國空中國民警衛隊的F-16戰斗機，攜帶NCADE導引頭試驗彈在白沙導彈靶場進行了空基彈道導彈攔截試驗，為了獲得導彈飛行、導引頭引導和彈道導彈尾流特征的數據，AIM-9X試驗彈和彈道導彈模擬火箭上都裝有完善的遙測系統，可將試驗數據實時傳輸給地面監控室。

試驗用直徑為14英尺(356毫米)的“獵戶座”探空火箭來模擬上升階段的彈道導彈，然后，F-16戰斗機發射裝有NCADE導引頭的AIM－9X進行了兩次攔截試驗。在第一次試驗中，AIM－9X打掉了模擬火箭的兩片方向舵。第二次試驗中，AIM-9X導彈和模擬火箭擦身而過，雖然脫靶，但是這樣近的距離已經足夠驗證NCADE導引頭的精確性了，因為即使是最小的彈道導彈也比攔截試驗中用到的模擬火箭體積大，可以毫不夸張地說兩次攔截試驗都取得了成功。麥克伯恩透露未來，雷聲公司將進行更多的攔截試驗，以驗證NCADE的轉向和飛行彈道優化能力。

低成本空基反導星武器系統

雷聲公司挖掘AIM－120導彈性能潛力的工作不僅局限于巡航導彈和彈道導彈的防御任務，目前雷聲公司正計劃在AIM-120中距攔射空空導彈的基礎上研制一種反衛星武器系統(ASAT)，而其發射平臺則可能是性能優良的F－22戰斗機。據美國空軍官員透露，F－22戰斗機有能力在2萬米高空以超聲速飛行狀態發射AIM－120中距攔射空空導彈，一旦裝備了新型的AIM-120ASAT導彈，F－22就具備了打擊任何低地球軌道衛星的能力，相對于其他的海基反衛星平臺和陸基反衛星平臺，以F-22為載機的空基反衛星平臺反應速度更快、任務彈性更大，最關鍵的是成本更為低廉。

實際上，空基反衛星武器系統并不是一種新概念武器。早在上個世紀80年代，美俄兩國都研究過空基反衛星武器系統。美國波音公司曾將F-15戰斗機改裝為ASM-135A反衛星導彈的發射平臺，ASM-135A是由沃特公司研制的兩級固體燃料導彈，該彈進入太空后釋放一個紅外制導的微型殺傷飛行器，以2400千米，小時的速度采用動能撞擊的方式摧毀敵方衛星。F-15出色的爬升能力正好適合充當ASAT的發射平臺。1985年9月12日，一架F-15A戰斗機攜帶ASM-135A導彈從范登堡空軍基地起飛進行了空基反衛星實彈發射試驗。試驗中，F-15爬升到24000米高空發射反衛星導彈，導彈以撞擊的方式摧毀了一顆廢棄的P78-1觀測衛星(1979年入軌，當時已超出使用壽命)，試驗取得了成功。后來由于受制于軍控條約和研究經費超支的原因，美國的空基反衛星武器系統發展計劃在前蘇聯解體前夕的1988年宣告終止，當時已有20架F-15進行了必要的改裝。

前蘇聯的米高楊設計局就曾在“米格-31M”超聲速截擊機的基礎上秘密研發過一種反衛星導彈的發射平臺，并于1987年制造了編號為“藍色071”和“藍色072”的兩架“米格一31D”原型機。與“米格-31M”不同的是：為了減阻，“米格-31D”原型機背脊較小；為了增加橫、航向穩定性，加大了方向舵的面積，增加了翼梢小翼，為了減重，取消了不必要的航電設備和航炮。“米格-31D”之所以作出如此大的改動，主要是因為前蘇聯發展的反衛星導彈體積和重量太大。隨著前蘇聯的解體，“米格-31D”反衛星武器系統項目由于研究經費不足而下馬，但是近年來，俄羅斯經濟復蘇，俄羅斯會繼續在前蘇聯的研究基礎之上發展各種先進的反衛星武器系統，包括空基的反衛星導彈系統和陸基的反衛星激光系統等。

AIM-120ASAT的尺寸，重量、重心位置和振動特性和AIM-120C導彈完全一致，可以毫無障礙地集成到F-22戰斗機的內置彈艙中。一旦AIM-120反衛星導彈研制成功，F-22戰斗機無需像“米格-31D”那樣做很大的修改就可輕易具備反衛星作戰能力，且不影響F-22已經具備的其他作戰功能。與裝載到“宙斯盾”軍艦上的海基“標準-3”反導，反衛星導彈相比，AIM-120ASAT導彈在尺寸上小很多，而且動力也孱弱不堪，顯然，其反導／反衛星能力要弱一些。但是，模擬研究表明，一旦AIM-120ASAT導彈的發射初始高度達到30000-40000英尺(9150～12200米)，發射速度達到馬赫數0.85，那么，AIM-120 ASAT導彈完全可以擊落在3萬米高空以上飛行的目標。一位美國空軍的高級官員透露：目前，F-22完全可以在2萬米高空，以馬赫數2的速度進行45°仰角爬升，如果在此狀態下發射AIM-120 ASAT導彈，則可以對任何在低地球軌道運行的衛星或者飛行器進行打擊。美國空軍太空指揮部的副司令羅伯特，凱勒將軍也在側面印證了這一觀點，他說到“發展低成本的空基反衛星武器系統對于美國來講并不是技術問題，只是時間問題罷了。”