張海林, 周 林, 鄭 鈮, 張 鋒, 李 鵬

(1. 空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院, 陜西 西安 710051; 2. 93704部隊(duì), 北京 101100;3. 93811部隊(duì), 甘肅 蘭州 730020)

地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈可行性分析

張海林1,2, 周 林1, 鄭 鈮1, 張 鋒1, 李 鵬3

(1. 空軍工程大學(xué)防空反導(dǎo)學(xué)院, 陜西 西安 710051; 2. 93704部隊(duì), 北京 101100;3. 93811部隊(duì), 甘肅 蘭州 730020)

臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的迅速發(fā)展對(duì)現(xiàn)代空天安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，為滿足反臨近空間目標(biāo)作戰(zhàn)要求，對(duì)地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的可行性進(jìn)行了分析。以X-51A典型目標(biāo)為例，為滿足對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的攔截要求，攔截彈必須在限定的時(shí)間內(nèi)以足夠大的速度、在規(guī)定的區(qū)域以充分大的能量撞擊目標(biāo)。以此為出發(fā)點(diǎn)，從地基攔截時(shí)間、地基攔截空間和地基攔截物質(zhì)3個(gè)方面對(duì)攔截可行性進(jìn)行了理論分析。

臨近空間；高超聲速導(dǎo)彈；地基攔截；可行性

臨近空間高超聲速導(dǎo)彈是指飛行速度超過5Ma、巡航高度可至臨近空間的精確制導(dǎo)的攻擊飛行器。臨近空間高超聲速導(dǎo)彈飛行高度高、速度快，具有較強(qiáng)的突防和攻擊能力，能在很短的時(shí)間內(nèi)抵達(dá)地球上任何一點(diǎn)，迅速打擊數(shù)千甚至上萬千米外具有重要軍事或經(jīng)濟(jì)價(jià)值的目標(biāo)，現(xiàn)已成為世界各軍事強(qiáng)國謀求空天優(yōu)勢(shì)、搶占臨近空間戰(zhàn)略制高點(diǎn)的重要武器[1]。特別是美國X-51A臨近空間飛行器試飛成功，向未來高超聲速導(dǎo)彈又邁進(jìn)一大步。美國空軍代表曾坦言：美國將在2017年開始試射臨近空間高超聲速巡航導(dǎo)彈，如果進(jìn)展順利，2018、2019年將繼續(xù)試射，導(dǎo)彈研發(fā)工作將于2020年前完成[2]。由此可見：高超聲速導(dǎo)彈作為高超聲速技術(shù)最直接和最當(dāng)前的應(yīng)用，將是未來反臨近空間作戰(zhàn)面臨的首要問題，開展地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈可行性預(yù)研工作具有很強(qiáng)的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈盡管受到攔截時(shí)間、攔截距離和攔截方式等諸多方面的限制，但它是一種有效的遏制手段，是一種積極攻勢(shì)防御且是空天防御不可或缺的重要內(nèi)容。因此，為滿足對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的攔截要求，攔截彈必須在限定的時(shí)間內(nèi)以足夠大的速度、在規(guī)定的區(qū)域以充分大的能量撞擊目標(biāo)。

地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈主要考慮正面(或迎面)攔截和尾追攔截2種情況?？紤]到高超聲速導(dǎo)彈飛行速度快、飛行時(shí)間短的特點(diǎn)，尾追攔截對(duì)攔截彈的速度要求將會(huì)很高，現(xiàn)階段攔截相當(dāng)困難，因而主要考慮正面攔截。當(dāng)?shù)鼗鶖r截武器部署在靠近目標(biāo)或者所保衛(wèi)目標(biāo)在攔截彈發(fā)射點(diǎn)與臨近空間高超聲速導(dǎo)彈遭遇線的反向延長(zhǎng)線上時(shí)，攔截彈才有可能進(jìn)行有效攔截。

通過分析美國X-51A飛行器試驗(yàn)過程，依據(jù)不同分類標(biāo)準(zhǔn)，可將未來美國臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的飛行軌跡歸納如表1所示。

表1 臨近空間高超聲速導(dǎo)彈飛行過程分析

根據(jù)對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈飛行軌跡的劃分，綜合考慮以時(shí)間和空間為主要影響因素，理論上可分為3層防御：1)火箭助推段攔截，即從載機(jī)發(fā)射到火箭助推器點(diǎn)火后的上升段，此時(shí)處于航空空間，但所占總飛行時(shí)間比例僅為5%左右；2)中段臨近空間飛行段攔截，該階段主要包含超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)加速段和臨近空間滑翔段，飛行軌跡近似平飛，飛行時(shí)間占總飛行時(shí)間的75%～80%；3)末段攔截，該階段主要指高超聲速導(dǎo)彈再入航空空間滑翔段，距離目標(biāo)近，再入角度大，飛行時(shí)間占總飛行時(shí)間的15%～20%。

綜上所述，對(duì)比3層攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈方案，臨近空間飛行中段攔截的概率和可行性較大，在該階段攔截武器、各種雷達(dá)及其他傳感器有更多的時(shí)間去跟蹤攔截來襲高超聲速導(dǎo)彈,為確保攔截的成功性，攔截系統(tǒng)還有時(shí)間發(fā)射第2枚或更多的攔截彈，是一種較為理想的攔截方式。因此，本文主要研究臨近空間高超聲速導(dǎo)彈中段攔截可行性，從地基攔截時(shí)間、地基攔截空間以及地基攔截物質(zhì)3個(gè)方面對(duì)地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈可行性進(jìn)行定量和定性分析。

1 地基攔截時(shí)間可行性

地基攔截時(shí)間可行性是指在高超聲速導(dǎo)彈有效飛行時(shí)間內(nèi)，地基反臨近空間武器系統(tǒng)能夠完成發(fā)現(xiàn)、跟蹤和識(shí)別目標(biāo)，并計(jì)算出高超聲速導(dǎo)彈坐標(biāo)和速度，進(jìn)行目標(biāo)分配任務(wù)，同時(shí)向各地基火力單元發(fā)出目標(biāo)指示信息，下達(dá)作戰(zhàn)命令并實(shí)施攔截。可見地基反臨近空間武器系統(tǒng)對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈實(shí)施攔截的必要條件是：地基攔截體系對(duì)高超聲速導(dǎo)彈的工作時(shí)間T1小于高超聲速導(dǎo)彈從載機(jī)發(fā)射到臨近空間中段結(jié)束的飛行時(shí)間T0。

1.1 地基攔截預(yù)警時(shí)間分配

地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈預(yù)警信息源主要有衛(wèi)星預(yù)警、臨空預(yù)警、空基預(yù)警及地基預(yù)警4種手段，其中，衛(wèi)星預(yù)警是其他預(yù)警的前提和關(guān)鍵[3]。當(dāng)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈從載機(jī)發(fā)射后，首先，通常由預(yù)警衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈發(fā)射，并向其他預(yù)警平臺(tái)發(fā)出攻擊警報(bào)，開始進(jìn)行威脅鑒定；其次，引導(dǎo)臨空預(yù)警平臺(tái)和空基預(yù)警平臺(tái)重點(diǎn)搜索，確認(rèn)來襲目標(biāo)，引導(dǎo)地基預(yù)警雷達(dá)探測(cè)來襲導(dǎo)彈；最后，當(dāng)高超聲速導(dǎo)彈進(jìn)入地基預(yù)警雷達(dá)探測(cè)范圍后，確認(rèn)衛(wèi)星預(yù)警目標(biāo)信息，截獲并跟蹤目標(biāo)。圖1為地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈預(yù)警時(shí)間分配。

圖1 地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈預(yù)警時(shí)間分配

對(duì)于臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的中段攔截，其臨近空間中段飛行時(shí)間一般可達(dá)400～500 s。因此，對(duì)高超聲速導(dǎo)彈的預(yù)警時(shí)間應(yīng)盡可能短，隨著天基衛(wèi)星預(yù)警探測(cè)能力的不斷提升，以及未來臨空預(yù)警平臺(tái)和空基預(yù)警平臺(tái)自身預(yù)警能力的加強(qiáng)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)高超聲速導(dǎo)彈發(fā)射后的可靠預(yù)警是完全可能的。

1.2 地基攔截作戰(zhàn)時(shí)間分配

在完成對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的綜合預(yù)警后，地基反臨近空間武器系統(tǒng)得到來襲導(dǎo)彈預(yù)警數(shù)據(jù)的保證，進(jìn)而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤識(shí)別、威脅判斷、攔截適應(yīng)性檢查等一系列信息處理，然后定下發(fā)射決心。因此，除去預(yù)警、戰(zhàn)場(chǎng)指控和地基火力單元攔截準(zhǔn)備所占用的時(shí)間，留給地基攔截彈的作戰(zhàn)時(shí)間將十分有限。地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程時(shí)間分配如圖2所示。

圖2 地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程時(shí)間分配

1.3 地基攔截時(shí)間可行性實(shí)例分析

以國內(nèi)某新型地基武器系統(tǒng)對(duì)空作戰(zhàn)過程為例進(jìn)行分析，考慮到未來臨近空間高超聲速導(dǎo)彈由空中載機(jī)發(fā)射，這將給地基反臨近空間武器系統(tǒng)提供較充足的戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時(shí)間，因此不考慮地基火力單元的戰(zhàn)斗值班狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間，可假設(shè)地基火力單元處于一等戰(zhàn)斗值班狀態(tài)?？傻肨1計(jì)算公式為

T1=Ts+Tc+Tp+Tz+Tf，

式中：Ts為臨近空間高超聲速導(dǎo)彈從載機(jī)發(fā)射后被發(fā)現(xiàn)的時(shí)間；Tc為預(yù)警衛(wèi)星完成對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈探測(cè)并下傳至地面指揮控制中心的時(shí)間；Tp為地面指揮控制系統(tǒng)識(shí)別判斷、定下作戰(zhàn)決心和下達(dá)作戰(zhàn)指令的時(shí)間；Tz為地基火力單元戰(zhàn)斗狀態(tài)至攔截彈發(fā)射的時(shí)間；Tf為地基攔截彈攔截高超聲速導(dǎo)彈所需的飛行時(shí)間。

由以上可得：可供地基攔截彈中段攔截的最大飛行時(shí)間為

Tx=T0-(Ts+Tc+Tp+Tz)。

那么，地基攔截彈成功實(shí)施臨近空間中段攔截的時(shí)間可行性條件為Tx≥Tf。

從上述分析可知：如果地基反臨近空間武器系統(tǒng)對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的工作時(shí)間T1小于從載機(jī)發(fā)射到臨近空間中段結(jié)束的飛行時(shí)間T0，則地基火力單元就可以對(duì)來襲導(dǎo)彈實(shí)施攔截；同時(shí)，對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈采取及時(shí)響應(yīng)的概率越高，攔截時(shí)間越充分。

綜上所述，在地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的作戰(zhàn)中，當(dāng)載機(jī)發(fā)射來襲高超聲速導(dǎo)彈時(shí)，預(yù)警衛(wèi)星便開始搜索探測(cè)目標(biāo)，美軍的SBIRS預(yù)警時(shí)間約為10～20 s，因此判定Ts=20 s；預(yù)警衛(wèi)星完成從探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射到臨空預(yù)警平臺(tái)和空基預(yù)警平臺(tái)，并將綜合預(yù)警信息傳遞給地基反臨近空間武器系統(tǒng)需15～30 s，因此取Tc=30 s；收到綜合預(yù)警信息后到生成作戰(zhàn)指令時(shí)間Tp=30 s；參考現(xiàn)役地基防空反導(dǎo)裝備攔截彈發(fā)射并傳輸準(zhǔn)備時(shí)間，可取Tz=15 s。以美國X-51A試驗(yàn)飛行過程為參考，當(dāng)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈射程為1 000 km時(shí)，其處于臨近空間中段飛行時(shí)間可達(dá)400 s，基本上能保證Tx≥300 s。因此，只要保證地基攔截彈有足夠大的飛行速度，在攔截時(shí)間上就可以滿足攔截條件。

2 地基攔截空間可行性

臨近空間高超聲速導(dǎo)彈不同于一般的航空飛機(jī)，因?yàn)楹娇诊w機(jī)一般是等速平飛，在不考慮其大角度機(jī)動(dòng)的情況下，目標(biāo)對(duì)地基火力單元航路捷徑和高度一般是常量，地基攔截航空目標(biāo)主要包括2個(gè)空間約束條件：1)地基火力單元的殺傷高度可達(dá)航空目標(biāo)飛行最大高度；2)航空目標(biāo)對(duì)地基火力單元航路捷徑小于該火力單元的最大殺傷航路捷徑。但是，臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的彈道是曲線，在不同飛行階段，其速度方向、大小和高度是持續(xù)變化的，也就是說臨近空間高超聲速導(dǎo)彈對(duì)地基火力單元的航路捷徑是變化的。因此，攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的空間可行性是指地基攔截是否滿足空間約束條件，如果來襲導(dǎo)彈高度和其相對(duì)地基火力單元的斜距分別處于該火力單元攔截彈高度、攔截彈斜距范圍內(nèi)，那么來襲目標(biāo)就有可能被攔截。可見：地基攔截空間可行性可以從地基攔截斜距可行性和地基攔截高度可行性2個(gè)方面進(jìn)行分析。

2.1 地基攔截斜距可行性

針對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈，通過分析美軍X-51A飛行器試驗(yàn)過程[4]，得出其飛行參數(shù)[5]為：射程可達(dá)1 000 km；飛行速度可達(dá)6Ma以上；飛行高度為30 km。現(xiàn)假設(shè)如下[6]：

1) 不考慮地球扁率的影響；

2) 臨近空間高超聲速導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)軌跡在XOY平面內(nèi)，其Z方向上的位移較小，可假定為0；

3) 地基攔截火力單元部署在高超聲速導(dǎo)彈攻擊點(diǎn)位置。

綜上可得，地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的攔截斜距約束條件可表示為[7]

式中：Rmin、Rmax分別為攔截彈殺傷最小、最大攔截斜距；(XT,YT)為臨近空間高超聲速導(dǎo)彈T時(shí)刻空間位置；(X0,Y0)為地心慣性坐標(biāo)系下地基攔截火力單元部署位置。

[5]中臨近空間高超聲速導(dǎo)彈彈道模型及飛行參數(shù)，利用攔截斜距的約束公式，通過Matlab可仿真出地基攔截斜距與時(shí)間的變化關(guān)系，如圖3所示。

圖3 地基攔截斜距與時(shí)間的變化關(guān)系

由圖3可知：以地基攔截彈最大殺傷斜距300 km為參考，其攔截時(shí)間可達(dá)400 s左右。可見：在地基反臨近空間高超聲速導(dǎo)彈不考慮攔截彈飛行速度時(shí)，地基攔截的最大攔截斜距主要受到攔截彈射程的制約。那么，在一定攔截條件的支撐下，地基火力單元在攔截斜距上可以滿足反臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的要求。

2.2 地基攔截高度可行性

通過分析美國X-51A飛行器試驗(yàn)過程，依照美軍未來臨近空間高超聲速導(dǎo)彈發(fā)展規(guī)劃，可選取射程為1 000 km的臨近空間高超聲速導(dǎo)彈，其飛行高度可達(dá)30～40 km。因此，地基攔截高度H的約束條件主要是指：地基攔截彈必須能夠達(dá)到臨近空間高超聲速導(dǎo)彈飛行高度h的最大值，且末速度vg也滿足高超聲速的要求(const)。其地基攔截高度的可行性數(shù)學(xué)優(yōu)化模型為

H=max(h),
s.t.vg≥const。

臨近空間高超聲速導(dǎo)彈與一般航空目標(biāo)和彈道導(dǎo)彈目標(biāo)的不同之處在于：1)該目標(biāo)主要飛行區(qū)域在臨近空間，也就是介于航空空間和航天空間之間，比一般航空目標(biāo)飛行高度要高，但遠(yuǎn)不及彈道導(dǎo)彈中段飛行高度；2)該目標(biāo)具有高超聲速、過載大的特點(diǎn)。因此，要求地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈時(shí)要充分考慮其作戰(zhàn)高度，同時(shí)也必須具有較快的飛行速度和一定的機(jī)動(dòng)過載能力，保證在滿足“夠得上”標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，適應(yīng)來襲目標(biāo)可能出現(xiàn)的臨空機(jī)動(dòng)。

則地基攔截彈質(zhì)量與時(shí)間的變化關(guān)系如圖4所示,其中：t0為地基攔截彈第1級(jí)助推點(diǎn)火時(shí)間；tki為地基攔截彈第i級(jí)助推發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間；tdi為不同發(fā)動(dòng)機(jī)中間延遲點(diǎn)火時(shí)間(發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量流率保持不變)。

圖4 地基攔截彈質(zhì)量與時(shí)間的變化關(guān)系

運(yùn)用系統(tǒng)分析法和類比法，可假設(shè)地基攔截彈為2級(jí)導(dǎo)彈：第1級(jí)助推發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于地基攔截彈的高速、高加速特性，保證地基攔截彈快速進(jìn)入臨近空間區(qū)域，在發(fā)動(dòng)機(jī)能量被最佳利用的前提下滿足末速度要求；第2級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于實(shí)現(xiàn)末制導(dǎo)中動(dòng)能攔截器的機(jī)動(dòng)控制，能夠充分提供臨近空間高超聲速導(dǎo)彈地基攔截交會(huì)過程中適當(dāng)?shù)臋C(jī)動(dòng)控制，保證動(dòng)能攔截的精度。可以看出：運(yùn)用現(xiàn)有的火箭燃料技術(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，可通過調(diào)整攜帶燃料的多少和適當(dāng)?shù)臋C(jī)動(dòng)控制，將地基攔截彈送到臨近空間的高度且末速度滿足高超聲速碰撞要求。

3 地基攔截物質(zhì)可行性

地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈物質(zhì)可行性主要研究的是地基攔截彈的殺傷能量是否足以摧毀來襲目標(biāo)，而攔截彈的殺傷能量直接取決于攔截彈選擇的殺傷方式、攔截彈的質(zhì)量、攔截彈的末速度(決定了碰撞速度)以及碰撞角度[8]。因此，要對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈實(shí)施成功攔截，就必須在規(guī)定的空域和時(shí)間內(nèi)，以最有效的殺傷方式、足夠大的速度和能量精確撞擊高超聲速導(dǎo)彈，才能達(dá)到摧毀的目的。

3.1 地基攔截的殺傷能量

針對(duì)臨近空間高超聲速導(dǎo)彈，由動(dòng)能定理可得地基攔截時(shí)的碰撞動(dòng)能E為

式中：m為攔截彈碰撞時(shí)的質(zhì)量；VM為攔截彈相對(duì)目標(biāo)的速度。

圖5為攔截殺傷能量、攔截彈質(zhì)量與撞擊速度間的關(guān)系[9]。可以看出：雖然臨近空間高超聲速導(dǎo)彈彈頭具有很高的速度，使得攔截彈破片相對(duì)來襲目標(biāo)彈頭具有很高的相對(duì)速度，但是戰(zhàn)斗部破片質(zhì)量畢竟很小，很難產(chǎn)生足夠大的動(dòng)能去摧毀來襲導(dǎo)彈。假設(shè)成功摧毀來襲臨近空間高超聲速導(dǎo)彈所需的動(dòng)能為E0，則對(duì)來襲目標(biāo)的攔截概率可表示為

圖5 攔截殺傷能量、攔截彈質(zhì)量與撞擊速度間的關(guān)系

由此可知：當(dāng)攔截概率p≥1時(shí)就可以成功摧毀來襲導(dǎo)彈。

3.2 地基攔截的殺傷方式

現(xiàn)役地基防空反導(dǎo)裝備的攔截彈戰(zhàn)斗部殺傷方式主要包括2類：直接碰撞動(dòng)能殺傷方式(Kinetic Kill Vehicle，KKV)和導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部破片殺傷方式。2種殺傷方式的不同主要在于戰(zhàn)斗部制導(dǎo)和起爆方式的不同，其原理都是依靠高速飛行獲取巨大動(dòng)能，直接殺傷目標(biāo)。按照美軍發(fā)展規(guī)劃，未來臨近空間高超聲速導(dǎo)彈可攜帶不同戰(zhàn)斗部(如整體戰(zhàn)斗部、動(dòng)能侵徹戰(zhàn)斗部等)，高效摧毀關(guān)鍵目標(biāo)、深埋地下的加固目標(biāo)以及運(yùn)動(dòng)中的高價(jià)值目標(biāo)。

因此，根據(jù)未來臨近空間高超聲速導(dǎo)彈作戰(zhàn)任務(wù)的不同，未來將攜帶不同類別的戰(zhàn)斗部，而成功攔截不同類別的高超聲速導(dǎo)彈彈頭需要的碰撞殺傷能量也是不同的。以美國X-51A巡航段的長(zhǎng)度和質(zhì)量以及起飛的總長(zhǎng)度和總質(zhì)量為例，其基本參數(shù)如表2所示。參考文獻(xiàn)[10]中摧毀彈道導(dǎo)彈彈頭所需的能量，考慮到未來高超聲速導(dǎo)彈的戰(zhàn)斗部面臨的環(huán)境更惡劣、作戰(zhàn)任務(wù)更艱巨，其毀傷能量一般不會(huì)低于彈道導(dǎo)彈的彈頭?，F(xiàn)假設(shè)在理想情況下，以臨近空間高超聲速導(dǎo)彈核能彈頭為例，若徹底摧毀來襲導(dǎo)彈，則至少需要43.4 MJ能量。

表2 X-51A基本參數(shù)

1) 采取破片式殺傷方式攔截效果。選取現(xiàn)役典型戰(zhàn)斗部的單個(gè)破片質(zhì)量為30 g，針對(duì)相對(duì)速度為10Ma的臨近空間高超聲速導(dǎo)彈，其殺傷能量為173.4 kJ，若要成功摧毀來襲高超聲速導(dǎo)彈，至少要保證有250枚破片同時(shí)擊中彈頭。而美軍X-51A試驗(yàn)飛行器的最大機(jī)身寬度為0.58 m，其要害面積最大可能達(dá)到0.3 m2，那么完全摧毀來襲導(dǎo)彈的破片密度應(yīng)該達(dá)到830片/m2左右，而在實(shí)際武器中，這種攔截彈的戰(zhàn)斗部很難實(shí)現(xiàn)?？梢姡浩破瑲绞街痪哂杏邢薜臍芰Γ瑥拇輾硪u臨近空間高超聲速導(dǎo)彈所需碰撞能量的角度來看，破片式殺傷只能對(duì)付一般常規(guī)彈頭，不能有效攔截未來臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的大規(guī)模殺傷彈頭，尤其對(duì)于可能攜帶的核彈頭，幾乎不具備攔截殺傷能力。

2) 采取直接碰撞殺傷的動(dòng)能攔截效果。以外軍某先進(jìn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的攔截彈為參考[11]，選取質(zhì)量為35 kg的動(dòng)能攔截彈，其有效碰撞質(zhì)量約為26.25 kg，那么在彈目相對(duì)速度為10Ma時(shí)，其碰撞產(chǎn)生的殺傷動(dòng)能為151.7 MJ，如果彈目相對(duì)速度更大，在攔截彈質(zhì)量增加的情況下，其產(chǎn)生的碰撞動(dòng)能將更大，其攔截概率p>>1，動(dòng)能殺傷效果可以完全摧毀臨近空間高超聲速導(dǎo)彈彈頭。

另外，國外研究資料[12]表明：當(dāng)高超聲速目標(biāo)直接相互碰撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種超激波，在目標(biāo)尚未完全接觸之前，超激波就已經(jīng)將目標(biāo)結(jié)構(gòu)破壞，而且將動(dòng)能幾乎全部傳給了碎片，瞬間形成破片云。由此表明：采取直接碰撞殺傷的動(dòng)能攔截方式，使得在臨近空間飛行的高超聲速導(dǎo)彈受到精確攔截，在合理選取KKV攔截彈質(zhì)量的情況下，動(dòng)能攔截彈與高超聲速導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部碰撞瞬間產(chǎn)生的殺傷能量可以徹底摧毀臨近空間高超聲速導(dǎo)彈。

4 結(jié)論

以臨近空間高超聲速導(dǎo)彈為牽引，美軍提出的臨近空間“全球快速打擊”力量已呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，必將對(duì)我國空天防御提出新的巨大挑戰(zhàn)，有關(guān)反臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的研究也將成為研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文針對(duì)地基攔截臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的可行性進(jìn)行了理論研究，從地基攔擊時(shí)間、地基攔截空間以及地基攔截物質(zhì)3方面建立了定量的可行性數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行了定性分析，對(duì)進(jìn)一步研究構(gòu)建我國反臨近空間高超聲速導(dǎo)彈的裝備體系具有重要的參考價(jià)值。

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(責(zé)任編輯:尚彩娟)

Feasibility Analysis on Ground-based Intercepting of Near Space Hypersonic Missile

ZHANG Hai-lin1,2, ZHOU Lin1, ZHENG Ni1, ZHANG Feng1, LI Peng3

(1. Air and Missile Defense College, Air Force Engineering University, Xi’an 710051, China; 2.Troop No.93704 of PLA, Beijing 101100, China; 3. Troop No. 93811 of PLA, Lanzhou 730020, China)

Great threat on the security of modern aerospace has been brought by the rapid development of near space hypersonic missile. Feasibility of ground-based intercepting near space hypersonic missile is analyzed to meet the operational requirement of anti near space targets. Taking X-51A typical target as example, in order to intercept the near space hypersonic missile effectively, the speed and energy of interceptor must be maximized in a limited time and prescribed area. Based on such a sense, the intercepting feasibility is theoretically analyzed from the points of view of intercept time, intercept space and intercept material.

near space; hypersonic missile; ground-based intercepting; feasibility

1672-1497(2015)05-0049-06

2015-05-20

全軍軍事類研究生資助課題

張海林(1985-)， 男， 博士研究生。

TJ762.1+3

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.05.011