zt 美軍直接碰撞殺傷增強裝置前沿技術研究(組圖)

直接碰撞技術試驗及其殺傷效果分析
　　
　　美國的研究人員采用快速滑軌試驗和1／4尺寸的輕氣炮試驗對直接碰撞式導彈的毀傷效果進行了試驗，用於收集有價值的試驗數據，以獲得直接碰撞導彈的殺傷效能。由於快速滑軌試驗可以采用全尺寸的彈道導彈作目標，所以從重要性上來講要更為突出，但缺點是速度受到限製，且試驗費用非常昂貴。1／4尺寸的輕氣炮試驗的優勢是試驗成本較低，並且在試驗中可以采用較高的碰撞速度，但該試驗結果的可靠性相比采用全尺寸目標的快速滑軌試驗要差很多。
　　
　　研究人員通過滑軌試驗和1／4尺寸輕氣炮試驗已經證實了直接碰撞導彈潛在的殺傷效能。同時，飛行試驗也已經成功地驗證了直接碰撞導彈能夠完成對戰術彈道導彈(TBM)的直接碰撞殺傷。圖1示出的是直接碰撞式導彈的飛行試驗和滑軌試驗中的直接碰撞效果。但是，研究人員通過滑軌試驗和1／4規模輕氣炮試驗發現，直接碰撞式導彈隻有撞擊目標最佳瞄準點附近區域，才能對目標產生較大的殺傷效果。研究人員稱，直接碰撞就像是打保齡球，如果你沒能準確擊中合理的位置則大多數瓶還早不能被擊倒，通過分析直接撞擊殺傷對TBM的毀傷效應，研究人員發現，直接碰撞式導彈撞擊TBM隻允許有厘米量級的製導誤差否則，導彈對TBM目標的致命毀傷程度會急劇下降。另外，研究人員還發現，如果直接碰撞式導彈碰撞到目標的最佳位置，但是導彈和目標的相對速度較低，則TBM仍會有大量的子彈藥存留且繼續飛行。即如果攜帶有子彈藥的TBM以較低的速度飛行，即便直接碰撞導彈能夠命中最佳攻擊點，也不能達到實際的殺傷需要。
　　
　　同時，還有一個影響直接碰撞導彈殺傷效果的因素——彈道導彈的突防能力正不斷提高，而且這些突防措施很容易實施能很容易地使直接碰撞式導彈錯過目標。其中最簡單的措施就是改變彈道導彈有效載荷的位置，從而有效降低直接碰撞殺傷導彈的殺傷效能。另外彈道導彈還有兩種有效的突防手段，即機動和碎片。所謂機動，就是彈道導彈可以通過某些機動方式改變飛行軌道以規避來襲的直接碰撞導彈：而所謂碎片問題則是美國軍方在海灣戰爭中意外發現的，即碎片會導致導彈在攔截過程中必須對所有的碎片和戰鬥部進行區分，這樣很容易造成直接碰撞導彈不能擊中目標的要害部位。

　　綜上所述，動能攔截器不可能每次都擊中目標的最佳位置，且彈道導彈的突防能力也在不斷提升，雷達跟蹤目標時也有可能在距離探測、跟蹤精度等方麵出現錯誤，而動能攔截器在瞄準點的判斷製導和反應時間以及機動等方麵也會出現偏差。針對這些問題，美國研究人員正在考慮將直接碰撞式導彈與殺傷增強裝置(LED)有效結合，以最大化地提高係統對抗彈道導彈的殺傷能力。殺傷增強裝置的設計與研究。
　　
　　事實上，美國的研究人員一直在從事將動能攔截器與LED結合使用的研究工作。1980年前後美國著手進行的高層尋的攔截器就帶有非定向?腖ED，它會在攔截目標前幾秒鍾展開，如圖4所示，該LED帶有36個長臂，每個臂上又裝載3根短棒，攔截器攜帶該LED的目的是擴大其殺傷半徑，但最終證明其攔截彈道導彈子彈藥的能力不足，同時又增加了係統的質量。這說明，在設計LED時，必須充分考慮LED是與動能攔截器共同工作的。由於動能攔截器的質量受到限製，且動能攔截器的設計不能有較大的改動，因此必須要充分考慮LED的尺寸和安裝在現有動能攔截器上的可行性。另外，在動能攔截器尚未攔截目標前，如果LED帶有大量的爆炸物，則有可能對動能攔截器自身造成破壞，因此LED僅能攜帶最少量的爆炸物或不攜帶爆炸物，以確保動能攔截器在最終碰撞目標前不會受到任何損害。

　　因為沒有在動能攔截器上特意設計戰鬥部的位置，因此LED必須是小型的且僅帶有少量裝藥、很顯然，動能攔截器的重心和整個動能攔截器的質量在飛行最終階段都是至關重要的，這些因素在整個動能攔截器和LED的設計中都要充分考慮。現有動能攔截器上有兩個位置可以裝載LED，分別是攔截器的前部和後部。如果LED被插入圖5中小型殺傷器(SKV)的A部位，則可能僅僅被設計為非定向概念。然而，如果LED被插入圖5中小型殺傷器和大型殺傷器的B部位，則可以被設計為定向或非定向兩種模式。
　　
　　
　　幾種殺傷增強裝置的設計方案
　　
　　非定向環形殺傷增強裝置

　　非定向環形LED的設計機理能夠應用於小型殺傷器。這種方案是在SKV的外側安裝射彈(棒或破片)，射彈被拋撒後，在飛行器的周圍形成一個環形。射彈被放置在低密度的金屬薄片上，薄片的另一麵放置一層薄薄的炸藥或低能量的發射藥。因為發射藥在較短的時間內釋放的能量比較小，采用低能量的發射藥拋撒射彈的時間相對采用炸藥拋撒射彈所用的時間要長。另外，在SKV和炸藥層之間要插入泡沫緩衝，以避免射彈加速時對SKV產生影響。此類LED具體構造如圖6所示。
　　
　　定向殺傷增強裝囂
　　
　　定向LED戰鬥部安裝在動能攔截器的後部，是一種能夠按比例縮放的LED。這種LED采用較短的棒，這樣LED就不會占用動能攔截器大量的空間。一般棒的長度大約為0.61～0.91米長。如果動能攔截器能夠殺傷前麵的子彈藥，而LED能夠殺傷到後麵的子彈藥，就可以實現預期的高殺傷概率。定向LED具體的構造可見圖7所示。

後部發射殺傷增強裝置
　　
　　後部發射LED安裝在動能攔截器的後部，具有定向和非定向的兩種模式，具體的構造如圖8所示。這種LED在安裝時采用樞軸機理，戰鬥部麵板能夠旋轉並定向。另外這種定向LED還采用了許多膨脹裝置，每個膨脹裝置都分別帶有一個小型的氣體發生係統。動能攔截器上的製導和控製係統能夠確定哪個膨脹裝置需要進行膨脹，當膨脹裝置膨脹時戰鬥部結合處的樞軸能夠使戰鬥部定向。戰鬥部則安裝在一個連接動能攔截器的球狀物上以幫助它旋轉。有關這種LED的構造細節如圖9所示。

　　在小脫靶量的需求下，LED能夠將其所有的破片指向目標方向。在動能攔截器能夠實現與目標的直接碰撞條件下，可以采用該種LED的非定向拋撒模式，破片在動能攔截器的啟部形成破片雲層，如圖10所示。該LEE還可以采用非定向模式，LED的非定向模式不需要采用任何的膨脹和樞軸裝置，而是直接固定在動能攔截器的後部，這種模式從某種角度上看更具有優勢，因為它的質量和體積都較小。在動能攔截器和LED中間裝有泡沫和護板，采用這種模式的LED帶有很少的裝藥層，以非常低的速度拋撤破片，具體結構見圖所示11所示。
　　
　　擴展聚焦殺傷增強裝置

　　該LED可被安置在動能攔截器的前部或後部。LED包括幾個部分，每個部分中間都采用了活動的鉸鏈結構進行鏈接，可以使LED部分向外擴展，將LED所有部分的破片都定向到目標方向。該LED包括很薄的炸藥層，並且在炸藥層上還填塞了泡沫材料用於防止爆炸可能對動能攔截器產生的破壞，LED采用小型推進器來展開各部分，起爆炸藥後，展開的破片都指向目標，具體的構造如圖12所示。

　　這種LED是高度定向的，破片的峰值速度的高低設計有賴於導彈的攔截和目標的殺傷需求。圖12所示的是采用74個不同部分構造的LED，在實際設計中LED可以采用更少或更多的部分，每個部分之間都采用鉸鏈進行連接。這種概念的LED也可以裝載在動能攔截器的後部，降低爆炸對動能攔截器結構的潛在影響，其缺陷是會增加整個動能攔截器的長度，如圖13所示。
　　
　　內爆型殺傷增強裝置
　　
　　這種新型的內爆LED由4個獨立的戰鬥部組成，通過拋撒這4個部分，從4個不同的方向攻擊目標。圖14示出了這種LED的構造。在攔截目標前，每個戰鬥部分會被拋射，前視引信給每個戰鬥部提供時間信號，以命令炸藥起爆。圖15所示的為LED作戰的情況。這種概念的LED也能夠被安裝在動能攔截器的後部，工作方式與安裝在前部是完全相同的，隻是在設計上更加靈活，可以使用更多的破片和炸藥。圖16示出的是安裝在後部的LED的兩種不同的結構設計。

　　該種LED帶有4個小型戰鬥部可裝載在動能攔截器的後部，每個戰鬥部都裝有小型的可伸縮臂，在動能攔截器飛行的最後階段伸縮臂展開，擴展了戰鬥部的殺傷區域。具體結構如圖17所示。這些小型戰鬥部在動能攔截器碰撞前起爆，戰鬥部破片可提高整個動能攔截器的殺傷能力。戰鬥部破片的速度遠大於動能攔截器的速度，因此在動能攔截器與目標碰撞之前，戰鬥部破片預先對目標進行毀傷，削弱了目標的結構，具體的殺傷機理如圖18所示。
　　
　　固定臂殺傷增強裝置
　　
　　這是一種較為簡單的LED方案，是在動能攔截器上裝載固定的可伸縮臂，且臂上還帶有棒。這種方法能被應用於小型動能攔截器，在動能攔截器與目標碰撞出現稍許偏差時，擴展其相對目標的直徑，提高殺傷效果。這種LED方案不需要使用炸藥，在飛行初期臂被折疊裝載在動能攔截器上，在飛行末段展開。這種LED的設計概念見圖19所示。
　　
　　旋轉式殺傷增強裝置
　　
　　此種LED帶有旋轉杆式戰鬥部，能夠被安裝在動能攔截器的後部，不會對原有動能。
　　
　　攔截器的作戰造成影棒被放置在一個柱破片形裝置中，使用小型推進裝置轉動柱形裝置以使其能夠達到?枰?乃俁齲?粼謐詈蠼錐問頭擰＞嚀宓慕峁穀繽?20所示。該LED能夠在目標的路徑上形成大片的穿透物，能以極快的速度與目標碰撞，目標的毀傷情況與彈頭的類型和傾斜角度有關，而棒的拋射速度則與戰鬥部的旋轉速度直接相關，戰鬥部裝置旋轉越快棒的拋射速度也就越快。

　　多年來，美國一直致力於探討研究防空反導的新途徑，從目前的發展來看，美國新一代的防空反導係統中大多采用的是純直接碰撞殺傷方式，僅有PAC-3導彈的動能攔截器上采用了殺傷增強裝置，而且安裝的殺傷增強裝置也尚未用於攔截彈道導彈，而是用於攔截巡航導彈或飛機等吸氣式目標。美國研究人員始終對采用純直接碰撞技術的動能攔截器攔截彈道導彈的能力持有一定的懷疑態度，並一直試圖將動能攔截器和殺傷增強裝置有效結合，以進一步提高係統攔截彈道導彈的能力，這種直接碰撞殺傷領域的前沿技術雖然尚未用於實際的武器裝備，但是已經為防空反導提供了新的發展思路。