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导弹拦截导弹不容易---“萨德”不可怕(三)

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  • 2017-04-28 14:59:56

 导弹拦截导弹不容易---萨德不可怕(三)

文/罗真言

二、       侧面拦截

实行侧面拦截的拦截导弹轨迹与进攻导弹轨迹在空间上是相交曲线,汇交点即是拦截点。对于高速飞行的两导弹,有轨迹汇交点不等于一定能碰触,必须是两导弹同时到达汇交点,汇交点才能够成为碰触点。要实现两导弹交汇碰触,那要求是相当的高。假如进攻导弹是10倍音速(也就是3400米每秒,在人们概念中的速度是12000公里每小时),弹头长度2米,拦截防御系统计算拦截导弹击中它的时刻误差应小于0.6毫秒即600微秒,否则,是击不中的。当然,进攻导弹不可能都是10倍以上的音速,有些可能更低一些。进攻导弹飞行速度越快,拦截的时刻误差要求更高一些。不管进攻导弹的飞行速度有快有慢(相对来说),要实现导弹侧面拦截的可能性,拦截防御系统对进攻导弹的飞行轨迹和运动方程的计算要相当的精确,对自身的拦截导弹飞行计算和控制也是要相当的精确。能否达到拦截要求,就要看一系列的防御技术包括拦截导弹自身和雷达探测技术、对运动方程的计算等等如何。但是,在实践中由于客观环境上的许多限制因素,不管现代导弹拦截技术水平发展如何,我认为,侧面拦截导弹还是不容易的,成功拦截还是要有先决条件的。通过下面的一些叙述,便知其中的一些道理了。

先说怎样实行侧面拦截?也就是说侧面拦截的具体方式。

如果侧面拦截方式是这样的,即拦截防御系统捕获到进攻导弹目标后,根据其导弹飞行轨迹和运动方程,结合自身拦截导弹飞行能力包括拦截高度,拦截距离,飞行速度,轨控和姿控能力等,在进攻导弹轨迹线上选择“设伏”点(注意,这不是守株待兔,因为拦截导弹也在高速飞行),那么两导弹飞行轨迹必须是比较固定的和飞行时间相当的确定。

如果侧面拦截方式是另一种方式,即拦截防御系统捕获到进攻导弹目标后,择机向进攻导弹发射拦截导弹。拦截导弹的运动特点是:既向进攻导弹目标方向高速飞行,又要跟踪目标并随高速飞行目标而动。这就要求拦截导弹不断改变速度方向。改变拦截导弹速度方向,需在速度方向加侧向力即可实现,实际上改变拦截导弹推力矢量方向即可达到,这就使得拦截导弹一方面向目标加速飞行,另一方面又不断调整速度方向,并与进攻导弹飞行保持一致,一直处于跟踪状态。问题是,对于都是高速飞行的导弹,要保证目标不脱离拦截导弹目标成像框,那时很难的。一个人站在地面上,用枪指向天空中的飞机,可以做到枪的准星不脱离飞机目标,可拦截导弹不是静止在地面上,而是在高速运动,拦截开始阶段,较容易实现,但接近目标时,保持跟踪不偏离那是很难的。要知道,导弹高速飞行,转大弯可行,转小弯是不行的。这不像开汽车,想加油就加油,想松油门就松油门,想踩刹车就踩刹车。就是快速行驶的汽车,在急弯上转弯也是来不及的。这就是说,精准控制拦截导弹的跟踪不容易的。退一步说,即使你拦截导弹一直跟踪着目标,不等于你就击中了目标,因为如果进攻导弹在拦截导弹前面有几米的误差,也可能是擦身而过。

实际上,我以为,侧面拦截导弹应是两种方式的综合运用。对于第一种方式,如果没有拦截轨迹和姿态的调整控制,是无法保证两导弹碰触时刻的毫秒甚至微妙级的误差的。因为导弹运动方程不是理想方程,同时拦截导弹的发射也是靠人来操作,无法做到毫微不差。对于第二种,跟踪控制程度也是有限的,无法做到精准控制的。只有综合运用,才有实现的可能。调整拦截导弹轨迹和姿态,实际上是根据目标的实际运行轨迹来不断调整“伏击”点,来保证拦截的精准性。

前面是从具体拦截方式来看实现侧面拦截的可能性,要保证精确无误,还有一个重要的前提,就是需要雷达的精确探测作保障,也就是雷达对导弹飞行距离和速度测定相当的精准。这可不同于交警的雷达测速,交警雷达对几十公里或一百公里每小时以上速度的行驶汽车测速可做到1~2公里每小时的速度误差,即约0.3~0.6米每秒的误差。对远距离高速飞行的导弹速度探测,达到这样的误差是不容易的,况且导弹拦截时雷达探测从数字上说要求还更高。比如在最后10公里,如果进攻导弹速度是3400米每秒,拦截导弹防御系统要求不能因测速误差产生2米左右的距离差。因为拦截导弹接近目标时,自身调控很难了。探测雷达实现精准测速要求,确实不容易。

说“萨德”多次拦截试验都成功,我不是完全相信“萨德”在对方导弹任何飞行条件都能成功。或许进攻导弹在2~3倍音速,或者3~5倍音速有拦截的可能,当达到7~8倍或者10倍音速,我觉得很难的。据有关资料,“萨德”拦截距离是300公里,拦截高度150到200公里,速度2000米到2700米每秒,即6~7倍音速,火箭发动机加速时间10~12秒,雷达探测横向距离误差1000公里为5公里。应该说雷达探测的精度比较高了,10公里仅5公分误差。根据这些数据计算,可知“萨德”拦截导弹拦截开始的加速度可达20个g以上,拦截时间就那么2分钟或3分钟左右的时间,并且多是在惯性飞行,在这么短的时间内完成轨迹和姿态调整,并要精准的100%的去击中目标是不容易的。

说导弹侧面拦截不容易,并非是说可以不重视不面对“萨德”,而是要知晓导弹拦截导弹的特性。毕竟“萨德”有它试验成功的地方。最近韩美又在部署“萨德”装备,全面推进“萨德”系统,牵动着世人的神经。国人没有反对声也是不对的,毕竟在你家门口安装了“监控”,对国人也是个威胁,能否阻止住“萨德”是另一回事。

通过前面的分析,可知导弹拦截导弹不容易,那么“萨德”并非那么可怕。如果要“怕”,那也要“怕”则思变嘛。如果进攻导弹与拦截导弹在汇交的前1~3秒内发生突变,拦截导弹去击中进攻导弹几乎是不可能的。因为拦截导弹在1~3秒内完成姿态调整,是难以实现的。正如一个人,大脑思维反应虽然快,但也要通过手脚完成某个动作,手脚再快能快到哪儿去呢?总赶不上思维快嘛。拦截导弹的姿态和轨迹调整,靠的是发动机推力方向调整,实际也是要靠机械动作,要想在1~3秒秒内微调实现对哪怕位移或偏移1米的进攻导弹的攻击,那是很难的。从辩证角度来看,“萨德”不可怕,怕的是我们不思进取。

2017年4月


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网友回复

各位军迷:

       圆柱形(圆长形)导弹向斜上方发射时,导弹前后各点作平移运动吗?即个点瞬时速度和加速度相同。

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请看《关于导弹突防技术构想》

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      这个构想概念是清楚的。从力学计算,有实现导弹轨迹突变的动力的;从装置来看,不需要机械装置,因为机械装置,无法实现快速动作的。这种突变装置,可以做到10毫秒以下的动作时间。需要的是识别系统(包括传感),不需要远距离预警,只需近距离识别判断,并发出动作指令。从成本考虑,应该不会显著增加。

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弹道导弹轨突变技术与变轨技术不一样,只是有点相似。如果变轨技术是蛇形变轨技术,并能100%的成功突防,那么再研制其他导弹突变装置,就没多少意义了。
我认为,“蛇形”轨迹也是有规律可寻的。我曾看过中央电视台的一个军事节目:抗美援朝战争中,志愿军狙击手张桃芳创冷枪射杀的最高纪录。一个敌军从碉堡出来,以跑“Z”字方式想躲过张桃芳的射击,开始也有效,待张桃芳掌握其跳跑的规律后,仍没逃脱被击中的命运。
  “蛇形”即“S”形,与“Z”字形差不多,可以保持总体运动方向不变,其规律也是可以掌握的。

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 有控导弹弹头装有的小型发动机,如果能变轨,就有两个任务:一个是根据进攻目标,执行制导系统指令,不断修正飞行轨迹,以保证打击精度;二个是在遇到拦截导弹时变动飞行轨迹,如呈“蛇形”轨迹或说“波浪”轨迹。这两个任务是相矛盾的。当遇到拦截导弹时,只有优先选择变轨,变轨结束后再修正到预定飞行轨道。本身不变轨也要修正飞行轨迹,变轨后来修正,可能修正的程度更大一些。
   “蛇形”导弹变轨不可能整个飞行过程都处于变轨运行状态,如果那样的话,整个飞行行程和飞行时间会延长,将耗费更多的助推剂。只有拦截时才变轨,才会减少能量消耗。变轨幅度越大,行程更长。

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有控导弹弹头的小型发动机不同于发射火箭发动机,动力要小得多,需要的持续时间。弹头小型发动机主要任务是调整飞行轨迹和调整飞行姿态。若有变轨功能,就多了一项任务。导弹轨迹修正,属微调整,就好比在高速公路行驶的汽车,稍稍修正方向盘,保证不汽车不偏离高速车道上;变轨好比猛打方向盘,需要的力自然大得多。导弹既要变轨,又要修正,小型发动机的动力既要大又要持续时间长,这样才能满足需要。

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为什么导弹蛇形变轨能够突防?主要是:一是进攻导弹变化轨迹不容易被拦截方掌握;二是进攻导弹遇到拦截最后时刻,比如最后一秒,拦截导弹微调飞行轨迹或速度,不容易调整精准或者来不及调整。举个简单例子来说明,一个500Kg的导弹战斗部,飞行速度在2000米/秒,即近6倍音速,当受到法向力时且法向加速度达1G时,在第一秒末轨迹与原飞行轨迹的偏离可达约5米的偏差;2个G时,偏差可达约10米;加速度越大,偏差越大;若导弹飞行速度更大,需要更大的法向力(也可说是侧向力)。当导弹飞行速度在4000米/秒时,即近12倍音速,法向加速度达1G时,第一秒末产生的偏差仅1米多(简化计算为1.25米)。如果导弹在1秒内有2米以上的偏差的话,拦截导弹不及时调整速度和轨迹,那是很难拦截成功的,况且在1秒内拦截导弹把握进攻导弹的偏离程度是很不容易的。

前面的计算是在理想状态下的计算,实际上导弹战斗部受到的法向力,不是恒定的,当小型火箭点火启动,导弹受到的推力也是由小到大的,加速过程也是变加速过程。计算原理应是没问题的,导弹战斗部虽然在飞行过程中会受到不同的力,但法向力的作用结果不会因其它力的存在而改变,这是由力的独立性定律所决定的。


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最后一秒是什么概念呢?假如进攻导弹飞行速度在2000m/s,拦截导弹飞行速度也是2000m/s,迎面拦截时,两导弹相距就是4000m,即4公里;侧面拦截,最短距离不少于2.8公里。

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用前面举例的条件,假如导弹战斗部飞行速度是2000/秒,法向加速度1G时,1秒末产生的偏离在约5米;那么在500毫秒末产生的偏离约1.25米(简化计算);300毫秒末时是0.45米(简化计算)。若要加大偏离,只有增大法向加速度。

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我国已经掌握了导弹蛇形机动技术,至于导弹在飞行过程中,何时蛇形机动没有详细报道。应该说,不管在哪个时段,导弹蛇形机动比预定导弹轨道突防效果要好得多。有资料介绍,无论是从脱靶量还是从拦截导弹红外导引头侧窗探测范围的角度来看,进攻导弹机动将导致拦截导弹侧窗探测性能变差。

然而,蛇形机动也有它的局限性。

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一、               过早变轨机动,比如在拦截前实行“S”形机动,或者在拦截时实行“S”形机动,可能会被拦截方掌握其变轨规律而被拦截,因为现在的反导系统搜索跟踪和计算能力是非常强的;过迟变轨机动,可能来不及,因为改变发动机推力方向,不管发动机尾部靠折流板改变推力方向还是采用其他方式来改变推力方向,都涉及力的问题,都有一个动作时间问题。

二、               两套搜索跟踪系统(一套跟踪攻击目标,一套识别拦截导弹)作用于一台或几台相同功能的发动机,可能使一些装置变得很复杂;

三、               进攻导弹变轨后,为保证打击目标的精度,需要对进攻导弹的飞行轨迹进行更大的修正,也就是轨迹修正的程度比较大,需要消耗较多的推进剂来满足要求。

四、进攻导弹的火箭发动机在导弹飞行过程中修正轨迹是微调整,若突变就是大调整,相当于忽开小火,突开大火,使火箭控制变得很复杂。

 

 

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我在《关于导弹突防技术构想》设想在导弹战斗部加装突防装置,主要是考虑把火箭发动机的突变功能分离出来,轨控和姿控推进系统不担负导弹轨迹突变任务,专司其职,可以克服导弹变轨机动的一些局限性,在导弹极限负载、可用负载、需用负载上能够满足一些;另外,导弹飞行突变,轨迹修正的程度也不是很大。

这种突变装置应比火箭发动机结构简单些,这样容易实施。但力学特性考虑要复杂些,需要专家研究。力学特性复杂,可用使拦截方不容易掌握,降低拦截的几率。

这种突变装置主要考虑在五倍音速以下的导弹装设,五倍音速以上的导弹本身结构复杂些,拦截的难度大些。

当然,导弹战斗部本身结构比较复杂,再装设突防装置有许多限制因素的,所以说,需要国防科研人员去研究。

 

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弹道导弹加装突防装置,要的是面对拦截导弹擦身而过的效果。

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