巡航导弹的特点与防御难点研究.docx

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1、巡航导弹的特点与防御难点研究目录1.引言12.巡航导弹的基本特点12. 1.概述13. 2.飞行速度34. 3.飞行高度35. 4.隐身特性46. 5.弹头类型57. 6.发射器类型53.巡航导弹防御系统各组成部分的性能特点61. 1.巡航导弹防御系统及一般的防空系统主要由三个部分组成63. 2.巡航导弹防御系统的传感器74. 3.射手118. 4.作战管理系统144.巡航导弹的拦截难点分析144.1.概述144.2.通用1ACM154.3.预警探测具有一定难度184.4.识别巡航导弹和普通民航飞机将减慢系统响应时间194.5.超声速巡航导弹的出现进一步增加了预警难度204.6.抗巡航导弹饱和

2、攻击难211 .引言巡航导弹以其发射灵活、打击精度高、可携带多种战斗部灵活地利用地形进行突防等显著优势，成为现代战争的首发制胜武器。从1991年美国对伊拉克的“沙漠风暴”行动开始，战斧巡航导弹在美国此后的历次战争中均被大量使用。2 .巡航导弹的基本特点2.1. 概述现代巡航导弹通常以亚声速或超声速飞行，能够自动导航，并且能够在非常低的大气高度按照非弹道轨迹飞行。巡航导弹可以分为两大类：陆地攻击和反舰。巡航导弹通常非常昂贵，并有复杂的导航装置，这两个考虑因素使其扩散程度降至最低。无论如何，在看到美国成功使用对地攻击型巡航导弹后，许多国家对获得生产这些导弹的能力表现出越来越大的兴趣。巡航导弹是最难

3、探测和拦截的空中目标，这使得这种导弹特别适合对抗静态防空炮兵系统。图1美军战斧巡航导弹巡航导弹可靠、准确、生存力强且具有杀伤力。它们可以从陆地、空中或海上发射。巡航导弹很难被发现，可以在低空以迂回路线飞行以避开戒备森严的地区，并且可以从任何方向攻击。现在的巡航导弹可以非常准确地击中目标；未来更智能、更机动、更精确的导弹将构成更大的威胁。由于飞机和机组人员不会处于危险之中，因此巡航导弹非常适合在密集防御的地区打击高价值目标。吸气式涡轮喷气发动机和涡扇发动机的使用，让巡航导弹的射程更远，并且能够以亚声速在距地面不足50米的低空。其飞行路径一般经预先设定，由全球定位系统、惯性导航系统和地形匹配系统进

4、行制导，有效提高了其打击精度，优化了突袭，还可以有效避开对手的空中防御，其终端导引头进一步将打击精度提高到了10米以内。巡航导弹可携带各种常规弹头，也可携带大规模杀伤性弹头。2.2.飞行速度现役大多数巡航导弹采用小型涡轮喷气或涡扇发动机，以亚声速飞行（通常马赫数0.50.8,或在海平面上以每小时400600英里的速度飞行）。然而，有些导弹可在冲压喷气发动机的动力下以超声速飞行（通常是马赫数23,或每小时15002300英里），但这些导弹的射程通常比亚声速导弹短。在其他条件相同的情况下，提高巡航导弹的速度可减少防御方在发现来袭目标后的反应时间。然而提高速度也会带来副作用，对于给定的有效载荷，速度

5、越快，导弹体积越大、成本越高，并且需要飞行高度更高，以减小空气阻力，从而达到足够的射程。高速运动引起的大气摩擦热效应，也增加了导弹被红外传感器探测的概率。技术进步让高超声速速滑翔飞行器成为可能，高超声速滑翔飞行器是一种由弹道导弹助推器推进到高超声速的新型武器，发射后，它们本质上是无动力巡航导弹，此外各国也在推进研制高超声速巡航导弹。2.3.飞行高度巡航导弹可以设计成在低至几英尺到高至数万英尺的高度飞行。在较高的高度更容易实现远距离飞行，因为为导弹提供动力的喷气式发动机工作效率更高，而且稀薄空气的阻力较小。但是，靠近地面飞行的导弹更难检测和拦截，因为受地球曲率影响，防御雷达可能无法探测到导弹目标

6、，且很难区分低速飞行的导弹反射回波与地杂波。图2高速、隐身是巡航导弹突防的关键对于许多导弹，可能会在攻击路线的不同部分选择不同的高度。例如，巡航导弹在初始飞行阶段可能会在较高的高度飞行，以提高射程，但随后又降到靠近目标的表面，以增加躲避防御的机会。速度较快的导弹可能仅限于高空飞行，因为在低空高速飞行时空气阻力会明显增大（不过某些超声速巡航导弹可以在低空短距离冲刺）。在较高的高度飞行可以避免稠密大气，但增加了防空传感器对巡航导弹的探测距离，在一定程度上降低了速度优势。2.4.隐身特性另一种使巡航导弹难以探测的手段是在设计中加入隐身特性。巡航导弹可以涂覆雷达吸波材料，其弹体的形状可以减少雷达散射截

7、面，这两种措施都可以减少雷达在杂波背景下对巡航导弹的探测距离。反隐身措施包括提高雷达发射功率、在防御范围内减小相邻雷达之间的距离以及增加信号处理的复杂度，所有这些都增加了防御方的成本。但是隐身能力通常也会增加进攻方的成本。除了更复杂的导弹设计所带来的资金成本外，对于给定尺寸的导弹，隐身特征可能导致其射程缩短，因为雷达吸波材料增加了重量，而且隐身形状可能不符合流体力学原理。图3核弹头也在巡航导弹的装配选项之中2.5.弹头类型巡航导弹可以配备各种弹头，这些弹头与其意图造成的伤害类型相匹配。例如，海军的“战斧”版本包括核弹头（现已退役的ITAMN,带有W80核弹头），常规子弹头（T1AM-D,带有1

8、66枚B1U97B子母弹）和一体式常规战斗部（带有单枚IOOo磅化学炸药战斗部的几种变体）。一体式常规弹头是“战斧”和全世界其他地面攻击巡航导弹最常见的弹头。虽然巡航导弹携带的有效载荷类型通常不会影响特定导弹防御传感器对其进行探测和跟踪的能力，也不会影响特定防御系统的杀伤能力，但是，如果必须同时考虑常规威胁和核威胁，则巡航导弹防御系统的总体设计可能会受到影响。例如，核弹头可以设计所谓的保险型引信，如果携带核弹头的导弹被拦截器击中，就会引爆。为应对这种情况，可能有必要部署能够在领土之外拦截巡航导弹的防御系统（这将减少探测、跟踪和摧毁巡航导弹的时间），或者开发不仅能够击落导弹而且能够可靠地摧毁弹头

9、本身的武器，这将增加防御系统的复杂性和成本。2.6.发射器类型巡航导弹可从多种平台发射，包括卡车、舰船、潜艇和飞机。但是，导弹越大，发射器的选择就越受限制。一般来说，弹头重量越重、速度越高、射程越远，则所需导弹的弹体也越大越重，因为这些特性需要更多的燃料、更大和更强的发动机以及更大的机身来容纳它们。图4美军1RASM()与JASSM(下)虽然发射器的类型对单个巡航导弹防御系统的性能影响不大，但它可能对整个防御体系产生深远影响。特别是易于隐藏的发射器可以使对手更容易从不利于防御的位置发动攻击。例如，与从远海的水面舰艇上发射的巡航导弹相比，防御方对从美国近海潜艇上发射的巡航导弹的响应时间更短。没有

10、足够的时间对发射做出反应，可能需要美国在距离更近的地点部署速度更快的拦截器，这都会增加防御的成本和复杂性。隐蔽的发射器还可以降低发射前摧毁巡航导弹的能力，即“发射左侧”防御。“左侧”，指的是挫败导弹发射的行动，在时间轴上位于导弹发射时间之前（左侧）。3.巡航导弹防御系统各组成部分的性能特点3.1. 巡航导弹防御系统及一般的防空系统主要由三个部分组成1）传感器，即雷达和红外探测器等，用于探测、跟踪和识别威胁导弹；2）射手，是地对空导弹或战斗机等，可拦截和摧毁或以其他方式打击威胁导弹；3）作战管理系统，协调传感器和射手的行动；传感器、射手以及将其整合成协同防御的基础作战管理系统是防御系统的组成构件

11、，可根据防御方的目标组合成不同的防空体系架构，例如，针对单个设施或设施群的点防御或针对地理区域的区域防御。国土巡航导弹防御NCMD面临的一个特殊挑战是确定目标是否是实际威胁。由于巡航导弹的飞行速度和高度与民用飞机相似，因此在有许多民用飞机的环境中进行巡航导弹防御，目标识别则是关键因素。3.2.巡航导弹防御系统的传感器巡航导弹防御系统的传感器需要快而准地探测和跟踪威胁目标，以便选择射手进行防御。巡航导弹防御系统中传感器组件的关键性能指标是有效射程，即传感器既能探测到飞行目标又能将其识别为潜在威胁的距离。传感器的有效射程越长，观察特定区域所需的传感器数量就越少，在来袭巡航导弹到达目标之前使用拦截器

12、的时间就越长。单个传感器的探测距离主要取决于设备的性能（功率、分辨率、信号处理）及其离地面的高度，后者决定了它的视距（因地球曲率而产生的视线限制）。目标特性也会影响传感器的探测距离。对于发射信号并检测目标反射回波的有源传感器（例如雷达），如果目标涂覆雷达吸波材料或采用特殊设计形状，以降低雷达反射回波信号的强度，则可减少探测距离。对于被动系统（例如探测物体发出的热量的红外传感器）,可以通过冷却遮挡排气系统等方式来减小探测距离。传感器类型。传感器的选择取决于威胁导弹的性能及物理特性。能够远距离探测的最常见传感器是雷达，如果目标温度高或在大气高层，则可采用红外探测器。特殊情况下也可以使用其他传感器，

13、如光学相机或激光雷达（11DAR）,但它们在大气层内的探测距离相对较短，因此不太适合用于防御低空威胁目标。雷达是探测和跟踪远距离巡航导弹的主要传感器。亚声速1ACM难以用红外传感器探测，因为它们的热信号很小，其助推火箭很小且只有几秒钟的燃烧时间，而空射巡航导弹可能不需要助推器，而且低速时的大气阻力不会使导弹表面产生很大的热量。超声速巡航导弹更容易被红外传感器探测到，因为它们发动机温度更高且表面摩擦加热更大，但探测距离仍然有限。雷达受大气条件（云层或雾霾）的影响也较小，这些条件限制了依赖红外和较短波长辐射的传感器的探测距离，尤其是针对低空飞行的目标。（不过拦截器在接近目标时，有可能会使用短距离激

14、光或被动成像传感器来提高制导能力）。巡航导弹相对于弹道导弹飞行高度低也会使卫星上的红外弹道导弹防御传感器难以探测。决定雷达有效探测距离的主要参数是天线性能（发射功率和接收灵敏度）、信号处理能力（将目标从背景噪声中区分出来）以及天线高程。天线性能和信号处理能力决定了能否在给定距离内获取目标的雷达回波，而天线高程决定了受地球曲率影响导致的雷达视距限制（探测距离的上限）。雷达视距的影响是巡航导弹威胁大的原因之一。低空巡航导弹虽然在地面雷达的最大探测范围之内，但雷达是“看不到的”，简单讲就是沿直线传播的电磁波被地面挡住了，没有照射到巡航导弹。传感器平台。构成巡航导弹防御系统传感器架构的另一个重要因素是

15、传感器所处的平台类型。传感器平台有两个重要特性：平台高度决定了传感器视距；平台的耐久性（平台返回基地或维修关闭前可持续运行的时间）决定了维持给定区域的连续覆盖所需的平台数量。如果传感器位于地球轨道卫星平台，则轨道动力学因素也需考虑。图5雷达视距与传感器高度传感器平台的高度。传感器的视距范围决定于它的高程、目标的高度以及丘陵、山脉、树木或建筑物等地形特征。若不考虑地形特征（即假设地球表面是光滑的），则目标在300英尺处飞行时，雷达在地面上的视距范围约为25英里。假定雷达视场角为360度，它最多可以观察到大约2000平方英里的范围（美国大陆的面积超过300万平方英里）。如果地形特征阻挡了某些方向的视线，可观测区域就会变小，这在实际应用中是很常见的。随着目标高度和雷达高度的增加，视距范围和潜在观测区域将增加，地形障碍物的影响也会减少。探测距离短，导弹的反应时间就少，如果导弹以每小时500英里（或0.65马赫）的速度飞行，高度为300英尺，而雷达在海面上，与巡航导弹目标处于同一位置，那么防御方只有3分钟的时间来探测、识别和响应。将传感器提升到700英尺（例如将其放在山顶或高塔上），则雷达相对目标的视距增加一倍以上，达到约60英里，反应时间增加到7分钟。如果需要防御大范围区域，则需要多个位