前言:東風-17高超音速導彈是世界第一款不可攔截的無依託強突防精確打擊武器,2019年第一次露面就給全世界一個下馬威,也是迄今為止最強悍的進攻性武器,美國太平洋司令部前司令哈里斯聲稱中國的高超音速技術已經超過了美國,美國戰略司令部司令海騰認為中國高超音速武器是美國無法防禦的威脅,攔截東風-17高超音速導彈成了今後幾年美國導彈防禦局最要緊的事情。
一:美國導彈防禦系統的發展
彈道導彈有一個明顯的特點,就是採用垂直髮射方式,儘量縮短大氣層飛行時間,發動機工作結束後彈頭無動力依靠動能沿著一條預定的拋物線彈道飛行,彈道導彈飛行速度快,稍微一點點機動就可以偏差幾十公里,中國的東風-1.東風-2、東風-3.東風-4.東風-5.東風-11.東風-15.東風-21和東風-31都是這種第一代彈道導彈,幾乎所有現役的彈道導彈都採用這種模式,這個模式的彈道導彈不具備機動性,所以比較容易對付,中國第二代彈道導彈是東風-21D和東風-26導彈,這兩種型號導彈帶了末端修正彈道的控制面,具備一定機動性,提高敵人防禦的難度。不過中國東風-21D和東風-26導彈在進到高度40千米才具備相對的機動性,在此之上的高度卻是不具備任何機動性的拋物線彈道飛行,
冷戰時期,美國部署了“衛兵”戰略反導系統,但制導精度太低,只能採用十萬噸級核彈頭,但是核彈頭在己方區域引爆有嚴重的核汙染和電磁脈衝殺傷,得不償失,最終於1976年關閉,1983年3月,里根政府提出“星球大戰計劃”,設想透過發展各種先進的非核空間立體防禦網攔截來襲核導彈,“星球大戰”計劃從技術上來說實現難度極大,最終1993年被放棄,但是美國人在現實技術下又發起了更新的導彈防禦系統,這個反導計劃分為保護美國海外駐軍的“戰區導彈防禦系統"和保護美國本土的“國家導彈防禦系統”,辛苦辛苦幹了二十年,最終於建成“薩德"戰區導彈系統和“標準”-3導彈,以及大氣層內的“愛國者”-3防空導彈和“標準”-2防空導彈系統。
這幾款防空導彈對中國多款中近程彈道導彈構成了嚴重的威脅,尤其是“薩德”導彈和“標準"-3防空導彈,21世紀是中國海軍的世紀,控制海洋的鬥爭是從突破美國用來封鎖中國的第一島鏈上開始,隨著中國海軍的崛起,中美鬥爭將是規模龐大的海、空對抗,美國導彈防禦系統使中國第一代和第二代彈道導彈都面臨困境。應對美國的挑戰,中國推出了第三代東風-17導彈,東風-17結構分成有控制舵面尾部助推器和三稜形的頭部。異常尖銳的彈頭三個相互成60度角。從邊緣圓滑地過度到中間,底面略帶弧度,兩個側面類似平面,彈頭寬1米,長6米,長細比很大,是典型的升力乘波體設計,這樣的外形大大降低了飛行阻力,
東風-17射程2200公里左右,頭部前段安裝新型的雷達導引頭,外殼採用了密度和空氣類似的氣凝膠設計,可以隔絕上千度的高溫,內部用常規鋁合金結構,由火箭發動機助推到60千米高度,然後以10馬赫的高速滑翔到30千米的高度,最後以4-5馬赫機動俯衝,這個速度並不算特別快,但十字形佈局的三角形全動舵面能控制俯仰、滾轉和側滑,是一款設計非常巧妙的彈頭,提高了彈頭的升阻比,相同初始速度下升阻比越高,滑躍距離越遠,橫向機動和突防能力越強,高機動性使攔截幾乎成為不可能,美國的滑翔彈頭升阻力更大,但由於控制系統設計失誤,平飛轉側滑機動時多次試驗失敗。
彈道導彈速度快,但彈道呆板容易預測,巡航導彈彈道靈活,但速度太低,東風-17高超音速導彈就是結合這兩種導彈的優點,東風-17的軌跡是在大氣層內全程以水漂彈道飛行,美國“薩德"導彈的攻擊高度40千米-150千米,最大速度為8.24馬赫,射程200千米,理論上講對東風-17高超音速導彈有一定的攔截機率,但是東風-17導彈在40千米高空就開始降低高度俯衝,“薩德”導彈對低於40千米高空的飛行物完全無能為力,薩德"導彈的TPY-2有源相控陣雷達導引規律是預測目標彈道,無機動的彈道導彈軌道引數完全固定,完全可以精確引導導導彈攔截,但面對東風-17這種在大氣層內上下左右跳躍,兼備了速度和高機動的導彈沒有太多辦法,
美國導彈防禦局計劃是升級提康羅加級巡洋艦和阿利·伯克級驅逐艦上的SPY-1相控陣雷達的軟體和硬體,發射一種標準-3和標準-6基礎上改成一種臨近空間攔截彈攔截東風-17高超音速導彈的反導攔截系統,標準-3反導導彈的射程和射高完全能滿足戰術要求。但是要攔截助推滑翔模式的高超音速導彈,需要修改標準-3質量僅有20千克的戰鬥部,在標準-3脫離大氣層時,導彈的第一級、第二級全部脫落,但在臨近空間整流罩不能甩掉,而不甩掉整流罩紅外探測裝置就無法開機,因此,標準-3必需增加戰鬥部重量,從而縮短射程和射高。攔截彈最重點的要求是射高能達到100千米臨近空間層的上界,因為東風-17高超音速導彈會在這個高度飛行很長距離,
二:宙斯盾導彈防禦系統
70年代末期,美國設計了對付蘇聯反艦導彈飽和攻擊的宙斯盾系統,第一代的提康德羅加級巡洋艦首艦CG-47提康德羅加號於1983年1月22日入役,這種裝備著四面相控陣雷達的軍艦就象徵著戰艦超強戰力,最初宙斯盾系統是要安裝在核動力巡洋艦之上,後改成安裝在提康德羅加級巡洋艦之上,從CG-47開始,到CG-73為止,總共建造有27艘,其中使用Mk-26雙臂導彈發射架的CG-47至CG-51在2004至2005年間退役,目前尚服役中的22艘都是配備Mk-41垂直髮射器,CG-47到CG-58安裝的都是SPY-1A相控陣雷達,CG-59到CG-64安裝的是輕量化的SPY-1B相控陣雷達,CG-65到CG-73安裝的則是升級的SPY-1B相控陣雷達。
80年代,美國海軍展開新型驅逐艦開發計劃,在吸取提康德羅加級巡洋艦的操作和建造經驗之後,新一代驅逐艦當然也是採用宙斯盾系統,1985年4月,新型DDG-51驅逐艦開始建造,首艦伯克號驅逐艦於1989年9月16日下水,更新式的SPY-1D相控陣雷達以45度角方式集中於前方的上層結構,為求雷達視角不被遮蔽,後方的上層結構包含煙囪等均座落於船身中線而呈瘦長型,在最後一艘史普魯恩斯級驅逐艦DD-985庫辛號於2005年9月21日退役後,伯克級成為美國海軍唯一的驅逐艦,是二戰後美國海軍建造數量最多的驅逐艦。
第一批次伯克級驅逐艦的是DDG-51至DDG-71號共有21艘,此批並未配置有直升機庫,僅在艦艉設有飛行甲板,只提供直升機暫停降落進行加油整補,而非隨艦出海,從DDG-72到DDG-78是屬於第二批次,主要的改良是增加聯合戰術情報分派系統,DDG-79歐斯卡.奧斯汀號開始進行多項重要的改良,最明顯之處就是增加兩個直升機庫,而原本是安裝於該位置的Mk-41垂直導彈發射器提高,移除在煙囪後的兩座四聯裝魚叉導彈發射架,朝後的雷達天線也往上提高位置,1996年前,美國海軍有34艘裝備了宙斯盾的艦艇,但沒有具備防禦彈道導彈的能力,到2010年,配備宙斯盾的艦艇數量翻了一番,達到68艘,其中18艘具備防禦彈道導彈的艦艇,
日本是美國之外第一個擁有宙斯盾的國家,從1990年至1998年之間,海上自衛隊共建造、接收四艘金剛級驅逐艦(DDG-173至DDG-176)。在外觀上明顯較美國伯克級高聳許多,主要是因為要肩負有作戰指揮中樞的任務,武器裝備和美國配備的種類和數量大致相同,在2004年到2008年之間,日本又增購兩艘愛宕級驅逐艦(DDG-177和DDG-178),面對中國的彈道導彈威脅,日本特別注重彈道導彈防禦能力,2007至2010年間,韓國自行建造了三艘世宗大王級神盾驅逐艦(DDG-991、DDG-992和DDG-993)。增加裝配了大量自制的武器裝備,這些改裝也為世宗大王級驅逐艦增加不少的重量,使其滿載排水量完全突破萬噸大關,成為所有伯克級驅逐艦家族中噸位最大的成員。
三:宙斯盾導彈防禦系統所用的導彈的發展
宙斯盾系統最初的設計目的是對抗空中和反艦導彈的威脅,針對少量的來襲導彈是相當有能力的,但彈道導彈是一個新興的威脅,宙斯盾系統對它們的效用大多是未知的,隨著宙斯盾系統的升級,美國海軍的彈道導彈和巡航導彈防禦能力也在繼續提高,2008年1月底,美國軍方發現其USA-193衛星失去控制而可能墜毀,為防範衛星的劇毒燃料在墜落時洩漏造成災害,美國軍方決定以新開發的標準三型將衛星擊毀於軌道上,並派CG-70伊利湖號巡洋艦在2008年2月20日發射的標準三型導彈將失控的衛星擊毀。此項任務的成功讓提康德羅加級巡洋艦所擁有的防空能力已可向上延伸至大氣層邊緣,
美國海軍中、遠端防空導彈分為兩大族系,一是負責中程區域防空的標準一型導彈及由其進化而成的標準二型導彈,軍用編號以RIM-66為主,再往下細分為由A至M的各次型,二是加裝推力器的標準增程導彈,軍用編號以RIM-67為主,型號則由A型發展至E型,第一枚標準一型導彈於1965年試射成功,兩年後服役,編號為RIM-66A,第一批次尋標器為圓錐掃瞄天線。第四批次是生產最多的型號,改良的重點是強化電子反反制的能力,第五批次由於修改的部份太多,因此新定編號為RIM-66B,改用平板掃瞄天線和新的Mk56雙推力火箭馬達,射程和射高則分別增加45%和25%,為配合宙斯盾系統,第六批次標準一型導彈改良成標準二型中程導彈
標準二型中程導彈第一批次編號為RIM-66C,1978年開始量產,1983年停產,導引方式不再使用全程雷達照明半主動導引,而是結合慣性導航、指揮導向和末端雷達照明半主動,可控制導彈飛行至預定攔截點附近,RIM-67C屬於第二批次的標準二型增程導彈,新式MK70助推器使得導彈的射程有驚人成長,達到185公里之遠,AN/SPY-1雷達可同時指揮多枚導彈對付多重空中來襲目標,在不需要全程使用照明雷達的情況下射程比標準一型增加達60%,第二批次的改良重點是換用新式Mk104火箭發動機,射程再增進達一倍,已達到照明雷達最高功率有效距離的極限,第三批次是縮減體積配合垂直髮射系統是RIM-66M,最明顯的就是縮短而且無尾翼的MK72向量推力控制助推器,
1994年,為防禦戰區彈道導彈,美國海軍緊鑼密鼓進行執行第四A批次RIM-156B的開發計劃,RIM-156B與A型的差別在使用雙模式的射頻/紅外線尋標器和新開發自動導航系統,原本預定可在2003年可服役,但是美國整個導彈防禦計劃的改弦易轍,使得RIM-156B的計劃遭到取消,取而代之的是更適合在大氣層邊緣高空執行攔截RIM-161,RIM-161因為改造幅度極大,因此改稱為標準三型,為能攔截在外大氣導彈層的彈道導彈,因此終端導引不使用過去標準導彈的半主動雷達方式,而是改用極敏銳的紅外線尋標器。其次彈頭也換成撞擊截殺方式破壞目標,標準”-3IA/B批次最大速度8.8馬赫,射程900千米,1IA批次導彈最大速度13.2馬赫,射程1500千米,
標準三型是外大氣層的彈道導彈防禦系統,射高80千米,並不適合在大氣層內對付飛機或巡航導彈這類目標,因此美國海軍以RIM-156為基礎發展增程防空導彈,也就是標準六型導彈,於2008年2月正式定型為RIM-174A,並在2009年開始小批次產,不過標準-6艦空導彈最大射高約34千米,距離臨近空間層上界還有很大距離,與高超音速導彈交匯時相對速度達10-12馬赫,近炸引信在這樣的速度下很難準確引爆,即使爆炸產生的600~1300來/秒的破片也無法摧毀高超音速導彈,如果標準-6改進到100千米射高,那麼就要加粗成類似於標準-3那樣的粗肥一級和二級彈體,增加導彈的動能和勢能,其次是動能碰撞式戰鬥部,
四:美國導彈防禦系統和中國高超音速武器的較量
東風-17高超音速導彈有很長一段飛行距離是在30~100千米高度的“臨近空間",這裡大氣極其稀薄,但導彈仍可維持極高速飛行,射程1500千米的彈道導彈在飛行1400千米後衝入大氣層,進入攔截導彈的作戰範圍,但東風-17高超音速導彈在900千米就從進入臨近空間,這意味著彈道導彈防禦系統預警時間變短甚至不夠,傳統針對飛機的雷達探測高度低,對臨近空間飛行器沒有探測能力,雷達也無法識別在臨近空間飛行被高溫大氣等離子層包裹的高超音速導彈,等離子體團會被雷達判定為雷電現象,
導彈接下來還要在這個高度飛行數百千米,美軍不能發射標準-3導彈攔截,因為導彈在這個高度會遇到相當大的大氣阻力,制導雷達也會無法開機,甚至無法工作,也不能發射標準-6攔截,因為這個高度對於標準-6太高了,此外彈道導彈防禦系統的計算程式都是針對彈道導彈的,難以預測東風-17高超音速導彈下一步會如何飛行,就目前而言,美國的彈道導彈防禦系統無法有效攔截東風-17高超音速導彈,辛苦辛苦幹了二十年的彈道導彈防禦系統面臨“清零危機”,當然,東風-17高超音速導彈也並不是完全無法攔截,如果其上升段攔截率較高,到了中段攔截率就非常低,一旦進入臨近空間段攔截率就為零,
東風-17高超音速導彈最大的弱點在於彈頭沒有發動機,飛行途中不斷減速,末端速度越來越低,美國提出了區域滑翔階段武器系統,希望能提高臨近空間段攔截率,但從目前來看,中國的步伐要快出不少,美國還處於設想階段,東風-17高超音速導彈已經批次裝備,按照中國的武器研製規律,下一代高超音速導彈已經處於研發過程之中,新一代高超音速導彈可能從2000公里射程的常規導彈向上萬千米公里射程的戰略導彈過渡,助推段必須減少被天基偵察衛星紅外感測器探測的可能,還要給彈頭裝上超燃衝壓發動機,使高超音速導彈始終在5~10赫飛行,使未來的天基鐳射器或者動能攔截彈攔截幾乎成為不可能。