美报告称中国反舰弹道导弹超350枚 美军能拦截吗

原创 Kbet365  2020-10-27 12:25 

八柱擎天家国重,九霄独舞星月寒 ——深度解析中国弹道导弹反舰系统 

自从2017年特朗普就任美国总统以后,中美关系就急剧恶化,呈现出政治、经济、军事、科技等全方位对抗态势。尤其临近今年11月的美国大选,特朗普各种民调都大幅落后于竞争对手拜登,各方观察家都在猜测,以特朗普的疯狂性格会不会不顾一切的挑起中美军事热对抗,以挽救他的选情,给世界再现一个“十月惊奇”。

台海紧张局势自今年5月20日蔡英文上台后也是不断升温,各种摩擦、军演不断。如果中国大陆最终不得不选择军事手段解决台湾问题,那美军是否介入台海战争将成为左右局势的重要因素。而中国发展多年的弹道导弹反舰系统是否能在可能出现的中美军事热对抗或是未来的台海战争中扮演吓阻美军的关键角色,也是军事观察家长期观注的焦点。

一、从天而降的掌法

二战时,美军的航母运用在太平洋战争中取得了巨大成功,战后航母也一直是美国海军的战术核心,整个海军的作战体系都是围绕航母打造的。相较于其它竞争对手,航母是美国海军巨大的优势之所在,不论是数量、质量、技术、使用经验等都远远超越了其他竞争对手。但对于那些心里存着跟美军比划几招想法的国家,如何克制美军以航母为核心的海上打击群就是一个绕不开的话题。

用弹道导弹来反航母,这个想法最早源于苏联。1960年,在“全苏导弹火箭及航空系统会议”上,时任第52特种设计局(OKB-52)总设计师切洛梅首次在会议上提出,研制一种能够攻击海上机动目标的反舰型弹道导弹,用来对抗美国人在航母上的巨大优势,这个想法很快得到了喜爱导弹的赫鲁晓夫的大力支持。1962年4月,苏共中央和苏联部长会议国防委员会审核通过了基于R-27潜射弹道导弹(北约代号:SS-N-6,苏军内部代号:4K-10)为技术蓝本,发展而来的R-27K反舰型弹道导弹(北约代号:SS-NX-13,苏军内部代号:4K-18)方案,以及发射系统D-5。1970年,第一批R-27K导弹开始陆上实验,在卡普斯京亚尔训练场进行了20次试射,16次获得成功。1972年12月,改由605型(629A改进型)K-102号柴电潜艇进行海上实验,在海上11次试射中10次获得成功,最后一次是在1975年,导弹准确命中了靶船。

R-27K是一种两级液体潜射弹道导弹,长9米,直径1.5米,发射重量13.25吨,最大射程900公里,投掷重量1.13吨,使用核弹头。发起攻击时,苏联人首先使用为R-27K配套发展的“US-P电子情报海洋侦察卫星”、“US-A雷达海事侦察卫星”、“TU-95RTS远程侦察机”等侦察手段进行目标搜索和定位,锁定目标位置后,R-27K由潜艇在水下发射,在飞离大气层后,R-27K首先会展开一个被动电子信号寻标器,寻标器安装在弹头后部的弹体上,被动接收目标舰艇所散发的电磁辐射,用于航向修正的补充。当R-27K上升到300公里高的弹道顶点时,导弹的战斗部雷达开机,进行目标搜索和跟踪定位,同时导弹进行姿态调整,捕获目标后,导弹可多次修正弹道,R-27K具有在预定弹着点半径15海里(27.78公里)范围内修定目标的能力,弹道修正后导弹再入体与弹体分离,携带核弹头重返大气层,沿修正后的弹道直飞弹着点,直到命中目标。

图1:苏联海军的R-27K(北约编号SS-NX-13),是世界上第一种反舰型弹道导弹

图2:R-27K发起攻击的全过程,由于使用核弹头,并不需要极致的精度。可以清楚的看到导弹是从水下发射

图3:为R-27K配套发展的US-P电子情报海洋侦察卫星

图4:R-27K的被动电子信号寻标器,寻标器安装在弹头后部的弹体上,此为完全展开后的形态

正当R-27K发展顺风顺水的时候,苏联人发现这里面出现了两个悖论。第一个是R-27K如果按原计划装备于潜艇上,潜艇平时深潜大洋,又如何发现900公里外的美军航母呢?就算卫星或侦察机或其它侦察手段发现了美军航母动向,那又怎么通知潜艇呢?如果R-27K是陆基部署,那也需要实时掌握航母的精确坐标,卫星侦察局限性太大,必须派侦察机出海侦察美军航母动向,在战机不能隐身的年代,侦察机出海必然被发现,然后就会被航母上搭载的舰载机拦截,侦察机被击落,行动失败。如果给侦察机派出战斗机护航,或是干脆用战斗机吊挂侦察设备进行侦察,同样会遭到拦截,然后发生空战,空战的结果是力量强大的一方获胜,在这场海空大战中如果想要保证必胜,就必须派出很多战斗机,以优势力量完全消灭航母的舰截机,但这时候就会发现,航母没有舰载机,已经完全丧失作战能力,用常规手段也能击沉,或者航母见势不妙,早已远离战区,陆基飞机航程已经够不着了,够不着就无法侦察定位,所以弹道导弹同样无法使用,总而言之,用弹道导弹反航母,纯属鸡肋,看上去很美,却没有实战意义。第二个悖论则更为要命,因为R-27K定位上是一种战术武器,但却使用了核弹头,一旦使用必然会遭到美军的核报复,然后两国螺旋上升核战争的规模和等级,最终一起毁灭,这显然并不是苏联海军的初衷。所以苏联海军很快就放弃了R-27K以及发展中的更先进的R-33K和D-13发射系统,直至苏联解体,再也没发展过反舰型弹道导弹。

二、中国的解决方案

1996年台海危机,美军两艘航空母舰直接驶进了台湾海峡,中国承受巨大屈辱的同时也承受巨大的军事压力,如何克制美军以航母为核心的航母战斗群?甚至是将他们拒止于战场之外,吓阻美军参与未来的台海战争,用弹道导弹来反航母,无疑是一个理想的研究方向。

跟苏联不一样的是,苏联当年要与美国全球争霸,从一开始R-27K就是装在潜艇上的。但中国预想的战争背景是美军有可能介入未来的台海战争,那战场一定是在中国沿海及台湾地区,航母要想发挥作战能力,自身一定要进入其搭载的舰载机作战半径之内,并且长时间处于这个距离上,至少要等舰载机返回,而在这个距离上中国背靠本土,太空有卫星,天上有飞机、地面有雷达等多种手段协助解决搜索、定位等问题,弹道导弹本身体积、重量适中,根本无需装舰,完全可以陆基发射,在本土随意机动,解决生存性问题,再加上本土可随时得到后勤、人员、技术等充分支援,有超高的妥善率,成本适中。论证一番后,中国觉得用弹道导弹来反航母完全可行。

但真正的技术难点跟当年的R-27K完全一样,那就是如何解决航母的搜索和定位的问题。一般来说传统上有这么几种方法,一是中国发展多年的超地平线雷达(OTH),超地平线雷达通过电离层反射原理,最远可探测3000公里外的大型水面目标;二是海洋侦察卫星,中国已经发展了尖兵、遥感、高分、海洋等多个系列的雷达、电子、红外、光学等多种用途卫星;三是设置于本土的岸基电子侦听测向系统,可对海上散发电磁辐射的水面舰艇进行无源测向定位。但这些方法都有非常大的局限性,首先超地平线雷达的精度太低,误差可以达到几十公里到上百公里,而且受自然条件和天气影响非常大,仅仅具有一定程度的预警能力;二是卫星受限于不同轨道,想要重返同一区域,快则十几个小时,慢则半个月,根本无法提供实时数据,而且卫星轨道参数固定,美军自然心知肚明,在设计航母行进路线时完全可以有针对性的规避卫星的过顶侦察,雷达卫星、电子侦察卫星和超地平线雷达还可以用电子战手段进行电子干扰,光学卫星、红外侦察卫星则受制于天气影响严重,必要的时候也可以被激光制盲;三是岸基电子侦听测向系统也只能推算出目标的大致方位,而且美军航母在非作战时可长时间保持无线电静默,还可能被虚假辐射源欺骗。总的来说,以上三种手段都有巨大的局限性,根本无法直接生成可供弹道导弹直接攻击的火控参数,就算不被干扰,其生成的数据也仅供参考。至于派出传统侦察机出海搜索航母侧无疑于大海捞针,而且也必然会被航母舰载机拦截。

茫茫大海无法解决航母搜索、定位的问题,势必重蹈R-27K失败的覆辙。外界也一直在猜测中国如何解决这个问题,至到2019年中国建国70周年大阅兵上,中国公布了终极解决方案,那就是无侦-8。从外表看,我们至少可以分辨出无侦-8有以下几个鲜明特点,首先无侦-8是一架无人机;第二无侦-8没有设计进气口,也就是说没有安装传统的吸气式发动机,从尾喷管分析,无侦-8安装的是火箭发动机;第三无侦-8机背上有挂点,显示它可以从空中发射;第四无侦-8为三角翼设计,从展弦比看,突出高超音速性能,机体设计上为高超音速乘波体滑翔飞行器;第五设计上还考虑了高隐身性能。

二战后,世界上第一款火箭动力飞机是美国的X-15高空高速实验机,由NASA、美国空军、海军和北美航空公司共同完成。由于使用火箭发动机,不需要从大气中吸取氧气,X-15理论上的升限可以无限高,事实上X-15在实验中曾经飞到108公里的高度,已经深入太空,相关飞行员还获得了宇航员的资质。由于使用极高的超音速升阻比设计,X-15的速度也非常惊人,曾创下了6.72马赫(7275公里/小时)的有人驾驶飞机的世纪记录,该纪录一直保持至今。无侦-8虽然与X-15同样使用火箭发动机,但却又有显著的不同。首先无侦-8本质上是一款高超音速滑翔飞行器,从公开的技术论文看,无侦-8的火箭发动机可以开机35分钟,主要用于无侦-8在发射初期建立高空高速状态,之后飞行的绝大多数时间无侦-8其实处于高超音速的无动力滑翔状态,火箭发动机只在需要时才间隙性开机,用于能量补充,无动力滑翔极大的提高了无侦-8的航程,相比之下X-15发动机使用最小推力开机时间也才270秒,从官方公布的无侦-8飞行时间达“数小时”来推算,无侦-8的飞行半径可能在8000公里以上,甚至更远,速度则可以达到6至8马赫;二是飞行高度,无侦-8如果愿意,当然也可以飞入太空,但过高的飞行高度缺乏意义,无侦-8机翼尾部仍然安装了气动翼面,显然也是考虑了在大气飞行中靠气动翼面来调整飞行姿态,那这个高度就是在50公里左右(5万米),再往上的话由于空气稀薄,气动翼面的作用就很有限了;三是无侦-8的侦察效率,这个可以结合SR-71来做对比,SR-71可以在2.4万米的高度以3.2马赫的速度巡航,在这个高度和速度下,SR-71每小时可以拍摄26万平方公里的地球表面,假设无侦-8使用相同技术水平的侦察设备,在4.8万米高度进行侦察,它对地面的可视面积将比在2.4万米高度的SR-71正好大了四倍,再计算无侦-8以6.5马赫以上的速度飞行,它每小时的侦察面积将达到208万平方公里,以南海面积350万平方公里计算,一架无侦-8只需1.5小时就可以将整个南海侦察一遍。如果侦察日本,只需要15分钟,无侦-8就可以从日本最南端的冲绳飞到最北端的宗谷海峡,把日本本土全部拍摄一遍;四是无侦-8的生存性,高空高速毫无疑问是最好的护身法宝,目前世界上主流的防空导弹,比如美国的“爱国者2”和“标准6”,俄罗斯的“S-400系统”,欧洲的“紫菀”等,这些防空系统都是主要针对传统空气动力学目标设计的,主要是战斗机,打击目标高度一般不超过30公里(3万米),速度不超过3马赫,还是以SR-71为例,SR-71在整个服役期内,有超过4000枚地空导弹向它射击,但凭借高空高速优势,SR-71从未被击落过。而无侦-8的速度更快,高度更高,远远高于世界上任何一种防空系统的能力范围,也没有任何战机可以对无侦-8进行拦截,无侦-8处于理论上的绝对无法攻击状态,更别说无侦-8还具有高度的隐身设计;最后无侦-8是一款无人机,没有驾驶舱、飞行员、操作系统、维生系统等死重,性能取舍上可以更加极端,在使用上必要时可以不考虑返程问题,滞空时间还可再增加一倍,任务处理上更具弹性。

图5:美国高空高速实验机X-15,为二战后第一款火箭动力飞机

图6:X-15在研制时曾有两种方案:左侧的三角翼方案和右侧的常规布局方案,最后X-15选择了右侧的常规布局方案,而无侦-8则选择了左侧的三角翼方案,历史真是惊人的巧合

图7:正在通过长安大街的无侦-8,为世界上第一种进入量产服役的高超音速滑翔无人机

图8:东风-21D,为中国开发的第一代反舰型弹道导弹

图9:东风-26,为中国开发的第二代反舰型弹道导弹,因射程涵盖关岛,故又被人称为“关岛快递”

图10:东风-17,为中国开发的第三代高超音速反舰武器,为世界上第一种量产服役的高超音速武器,严格意义上说这已经不是一种弹道导弹了

完整的攻击流程大约会是这样。首先无侦-8由轰-6或其它母机携带在中国沿海约10公里(1万米)高空巡航待命,由其它情报手段,如卫星、超地平线雷达等粗略获知航母动向后,然后无侦-8被发射升空对目标海域进行目标搜索定位,当然也可以直接使用多架无侦-8对大片美军航母有可能出现的海域进行定期侦察。事实上一个展开的航母战斗群面积广大,并不是一个能隐藏的目标,而无侦-8的侦察效率极高,很快就能发现航母的行踪,然后就能召唤来隐身的亚音速无人机进行长时间的持续跟踪,一旦攻击任务下达,无人机可立即提供精确的航母坐标,然后可根据目标远近选择不同弹种进行打击。在导弹飞行中途和重返大气层的攻击末端,无人机还可以通过数据链持续更新航母的最新坐标,对弹道导弹的主动雷达制导进行补充。跟踪监视的亚音速无人机,可采取多架无人机高空远距离跟踪的方法,在航母几百公里以外,20公里(2万米)高空进行静默跟踪,由于无人机的隐身特性,航母可能自始至终也无法感知它们的存在。

三、美军的困局

而对于美军航母战斗群来说,想要防御来袭的弹道导弹却几乎是个不可能完成的任务。直接的挑战来自两方面,一是如何发现来袭的弹道导弹,二是如何拦截它们。

对于来袭的弹道导弹,首先美国的SBIRS导弹预警卫星可以提供早期预警,SBIRS卫星部署于地球同步轨道(GEO)和极地椭圆轨道(HEO),对于中国的弹道导弹发射第一时间就能做出反应,但SBIRS卫星侦察到的数据无法形成火控参数,航母战斗群里的驱逐舰和巡洋舰想要拦截来袭的弹道导弹,必须用自己的雷达发现和跟踪目标,但这里面就会出现几个问题,一是航母和护航舰艇在踏入中国反舰弹道导弹射程的红线时,可能正处于无线电静默状态,等接到卫星预警再打开雷达搜索目标时,已经来不及了;二是如果航母战斗群持续安排舰艇用宙斯盾系统的SPY-1相控阵雷达大功率扫描几百公里外的外层空间,做主动预警,那雷达的巨大能耗会使舰艇迅速耗尽油料而丧失作战能力,而且宙斯盾系统本身也根本无法做到持续最大功率警戒;三是就算美军用宙斯盾系统的SPY-1雷达真这么做,及时发现来袭弹道导弹的概率也较低,因为SPY-1相控阵雷达的设计主要目的,是用来在大气层内中低空追踪战斗机类目标和掠海飞来的反舰导弹类目标,对几千公里远,几百公里高飞来的弹道导弹,宙斯盾根本不是为此设计。

在同等技术条件下,雷达性能等于天线尺寸与输出功率的乘积。对于美军的航母战斗群来说,孤悬大洋,难以得到岸基雷达的实时数据支援,要想在外层空间搜索来袭的弹道导弹,只能靠装备有宙斯盾系统的舰艇,但这个任务对SPY-1雷达来说,无论是天线尺寸和输出功率,都是小的可怜的。SPY-1雷达理论最大搜索距离在450公里左右,但对雷达来说,搜索距离越远,视野越狭窄,也就是看到的空域面积也就越小,因为随着搜索距离增加,需要搜索的空域会成指数级提高,但雷达的输出功率和波束都是不可能增加的。所以,早期的SPY-1雷达做到360度全空域警戒的半径只有85公里,对300公里外的警戒只能做到间隙性扫描,后期不断改进,全空域警戒半径才逐步提高到200公里左右。所以SPY-1真正去搜索450公里外的外层空间时,能看见的只是茫茫星空中的极小一块区域,视野非常狭窄。而且SPY-1还使用精度较差的S波段,这也是非常不适合用来搜索弹道导弹的。

我们可以参考美国在北美地区修建的雷达预警网。分别是“远程预警线”雷达网和“松树线”雷达网,尤其是“远程预警线”雷达网,为了防范前苏联从北极方向飞来的洲际弹道导弹,“远程预警线”的雷达基站从英国、格陵兰、加拿大、阿拉斯加,修建十分绵密且有巨大的“铺路爪”相控阵远程预警雷达,但美军仍觉得有视野盲区和视野狭窄的问题,所以“远程预警线”后面又有一条“松树线”雷达网。美军为配套当年的NMD系统,曾投入巨资发展了“SBX-1海基预警雷达”,使用高精度的X波段,但就算如此强大的海基雷达,美军仍觉得视野狭窄,美军形容用它去搜索来袭弹道导弹就像是“透过一根吸管去搜索苍蝇”。

图11:为了解决视野盲区和视频狭窄的问题,美国从东起英国、格陵兰、加大拿、阿拉斯加,修建了一条绵密的“远程预警线”雷达网

图12:为了对来袭的弹道导弹持续跟踪,又修建了处于第二线的“松树线”雷达网

图13:宙斯盾系统的SPY-1雷达的天线,无论是尺寸还是输出功率都相对有限

图14:位于格陵兰岛图勒空军基地的第12太空预警中队总部,巨大的铺路爪AN/FPS-132预警雷达

图15:美国为NMD系统配套发展的SBX-1海基预警雷达,使用精度较高的X波段。雷神公司和波音公司联合研制,长约119米,宽约73米,从顶部的雷达罩到底部平台高度约有86米,雷达重达2000吨,共有69632个多频收发模块,造价约9亿美元。但就是这么牛的雷达,美国人仍然觉得它的视野十分狭窄,美国人形容,用它去搜索来袭弹道导弹就像是“透过一根吸管去搜索苍蝇”。此雷达只造了一部,已经停止发展

对于拦截方面的问题,美军则几乎无法解决。美军现役的战区反导系统所配备的拦截导弹——“标准3”、“爱国者3”、“萨德”,这三款反导拦截导弹的制造商虽然并不相同,但工作原理却完全一样,主要针对传统地对地弹道导弹的拦截设计而来。传统的地对地弹道导弹攻击地面固定目标,地面目标的地理坐标是无法改变的,弹道导弹沿抛物线飞行,地面拦截系统只要探测到了飞行中的弹道导弹,在导弹的飞行轨迹前面画一根抛物线的延长线,就能知道它要打击的目标和全程飞行轨迹,拦截系统再根据拦截弹的飞行参数计算出一个“碰撞点”,然后在准确的时间将拦截弹发射升空送往这个碰撞点,在飞行到合适的距离上,拦截弹释放出“动能拦截器”,动能拦截器采用红外制导,不断微调和来袭导弹的位置关系,最后采用硬碰撞的方法来摧毁来袭导弹。从这个拦截过程可以看出,拦截弹最后采用硬碰撞的方式需要百分之一百的精确,差之毫厘就会拦截失败,而这个碰撞点却是拦截系统在地面上计算出来的,这是因为地对地弹道导弹打击地面固定目标,弹道相对固定。

但是,反舰弹道导弹却不是这样,它攻击的是海上移动目标。以东风-26为例,这样的远程弹道导弹,最大飞行高度超过300公里,在达到这个高度导弹开始下落时,主动雷达开机对海面进行扫描,美军航母毕竟是十万吨的巨型海面目标,虽然从几百公里高度进行扫描,但要捕获目标十分容易,再加上航母周围的无人机在持续更新坐标,东风-26获取航母坐标后就会不断修正自身轨道,然后弹头重返大气层,在中低空域,导弹拉起减速至6马赫左右,主动雷达和红外探头再次启动捕猎目标,引导导弹命中。在这整个过程中,东风-26根据目标的机动情况不断的无规律修正变轨,拦截系统根本无法计算出碰撞点,拦截弹自始至终都无法发射,如果拦截弹梦想像拦截战斗机那样进行大过载机动拦截,那首先拦截弹要比来袭的弹道导弹至少速度要快一倍,东风-26的速度达到18马赫,那拦截弹的速度至少要达到36马赫,但在这样的速度下进行大过载机动,那拦截弹首先会被自己巨大的过载拉成碎片,所以这样的导弹实际上是不存在的。东风-17则有高空高速护身,且全程都在大气层内飞行,大大超出了标准6的能力范围,所以,东风-26、东风-21、东风-17都处于理论上的不可拦截状态。

图16:反舰弹道导弹在攻击末端会根据制导系统不断调整飞行轨迹,已经不是原有的抛物线弹道了,现有的反导拦截弹从理论上就无法进行拦截

图17:标准3的动能拦截器,被释放后只能通过侧推小火箭进行“微操”,目的是跟来袭的弹道导弹进行弹道重合,然后发生撞车事故。动能拦截器完全不具备大范围横向机动能力

四、结语

中国的反舰弹道导弹发展至今已历经三代,从最早的东风-21D到后来的东风-26,到最新的2019年大阅兵才刚刚亮相的东风-17,但这三代并不是互相替代关系,而是一个完整的弹道导弹反舰系统的有机组成部份,是互为补充的关系。2020年8月26日,中国火箭军从浙江和青海分别向南海预定海域发射了弹道导弹,外媒报道是两枚东风-21D和两枚东风-26,这清晰的向美国传达了它们的反舰用途。2020年9月1日,美国国防部向美国国会提交的《2020中国军力报告》里提到,中国有5000公里射程的东风-26在200枚以上,射程3000公里的东风-21在150枚以上。

中国反舰弹道导弹系统与前苏联R-27K的最大区别就是,R-27K虽然使用了核弹头,本质上却是一款战术武器,而中国的弹道导弹虽然使用常规弹头,却是不折不扣的战略武器,是真正的游戏规则改变者。东风-17射程2000公里,从海南岛发射将直达新加坡,涵盖整个南中国海。如果从山东半岛发射,则涵盖全部日本海以及日本全境;东风-21射程3000公里,可以从福建直击关岛,在西藏发射则可以涵盖印度全境及全部孟加拉湾和阿拉伯海;东风-26射程5000公里,往东可以涵盖澳大利亚一部份,从新疆往西发射,则可以涵盖德国及意大利一部份,及三分之二个地中海,涵盖全部中东地区及红海,从西藏往南发射则可以涵盖绝大部分印度洋及迭戈加西亚岛。也就是说在这么广大的海域内,任何舰船都将随时处于远程反舰弹道导弹打击之下,既难以侦测,更难以防御。

反舰弹道导弹的优势是如此之巨大,目前世界上,包括美国、俄罗斯、日本、韩国、乌克兰、朝鲜、伊朗等国都在发展各自的反舰弹道导弹。有些正处于早期论证阶段,有些则已经造出了样弹进行过海上实弹发射实验。照这个趋势下去,反舰弹道导弹势必在世界上逐步扩散。未来的海军,未来的海战,未来的地缘政治格局,恐怕都将从根本上改变原有的容貌。

图18:反舰弹道导弹重返大气层发起攻击时的想像图,实际使用方式正如图上所示,会一次性发射十余枚或更多导弹,以提升打击效率和命中概率,但此图中严重不正确的是弹头重返大气层后是无法拦截的

图19:八柱擎天家国重

图20:九宵独舞星月寒

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