本文已發(fā)表于中航傳媒《無人機(jī)》雜志。本篇也已在該雜志官方微信公眾號(hào)《無人機(jī)期刊》（微信號(hào)：UASCHINA）看法。

引言

按美國防部當(dāng)前的定義【1】，彈道導(dǎo)彈可按射程分為近程（SRBM）、中程（MRBM）、遠(yuǎn)程（IRBM）和洲際（ICBM）四類，其射程范圍分別為不超過1000km（＜600n mile）、1000～3000km（600～1500n mile）、3000～5500km（1500～3000n mile）和超過5500km（＞3000n mile）【2】；彈道導(dǎo)彈的飛行過程主要可分為三個(gè)部分，即助推段、中段和末段。另外，美國防部還額外定義了“上升段”，即彈道導(dǎo)彈飛行軌跡中動(dòng)力飛行段結(jié)束至彈道更高點(diǎn)的部分【3】。

空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)，是指執(zhí)行彈道導(dǎo)彈預(yù)警探測和攔截殺傷任務(wù)的航空武器裝備。這些裝備可以形成空基反彈道導(dǎo)彈作戰(zhàn)體系，也可融入到整個(gè)彈道導(dǎo)彈防御體系中的各個(gè)功能部分，拓展其作戰(zhàn)能力，提高其作戰(zhàn)效能。與海基和陸基彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)主要具備四點(diǎn)潛在的獨(dú)特優(yōu)勢：一是可提供除靜地軌道導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星之外的另一種全時(shí)導(dǎo)彈預(yù)警能力，且不受云層遮擋等因素的影響，情報(bào)質(zhì)量高；二是可在彈道導(dǎo)彈處于助推段時(shí)對其進(jìn)行探測和跟蹤，為海基和陸基彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供目標(biāo)指示和跟蹤信息，延伸攔截距離；三是可在彈道導(dǎo)彈最為脆弱的助推段對其進(jìn)行攔截；四是可通過對彈道導(dǎo)彈的預(yù)警探測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)彈道導(dǎo)彈發(fā)射車或發(fā)射陣地，進(jìn)而快速摧毀這些高價(jià)值的時(shí)間敏感目標(biāo)。其中，無人機(jī)由于更容易具備久航、高飛性能，是一類很有潛力的空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)裝備。

美國在冷戰(zhàn)時(shí)期就曾嘗試發(fā)展空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)。冷戰(zhàn)結(jié)束后，美軍加強(qiáng)戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御能力建設(shè)，并在海灣戰(zhàn)爭中提出研究使用戰(zhàn)斗機(jī)攔截伊拉克的“飛毛腿”彈道導(dǎo)彈，自此開始了冷戰(zhàn)后以戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈防御為主要目標(biāo)的空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)研究。按照主要功能的不同，美國研究的空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)可分為三類，之一類是兼具彈道導(dǎo)彈預(yù)警探測和攔截殺傷能力的偵察／攔截一體化裝備，第二類是可執(zhí)行彈道導(dǎo)彈預(yù)警探測任務(wù)的裝備，第三類是機(jī)載反彈道導(dǎo)彈武器。美軍已針對以上三類裝備進(jìn)行過大量的分析和研發(fā)工作，積累了豐富的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和雄厚的技術(shù)儲(chǔ)備。從美軍實(shí)踐看，對這三類裝備的研究都涵蓋或者涉及到了無人機(jī)。

微信號(hào)：MeetyXiao
添加微信好友, 獲取更多信息
復(fù)制微信號(hào)

本次推出3篇針對美軍反彈道導(dǎo)彈無人機(jī)裝備方案發(fā)展研究的專欄文章，第1篇是“偵察／攔截一體化無人機(jī)裝備方案研究”。第2篇是“基于無人機(jī)的預(yù)警探測裝備”，第3篇是“無人機(jī)機(jī)載反彈道導(dǎo)彈武器”。

第1篇：偵察／攔截一體化無人機(jī)裝備方案

從美國空基反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)的發(fā)展情況來看，兼具彈道導(dǎo)彈預(yù)警探測和攔截殺傷能力的偵察／攔截一體化裝備一直是探索和研究重點(diǎn)。二十多年來，美國對這類裝備進(jìn)行的分析和研發(fā)工作從未間斷，其投資也更大。其中，早期研究和近期研究都包含基于無人機(jī)的裝備方案，其特點(diǎn)都是尋求利用長航時(shí)無人機(jī)搭載傳感器和攔截彈（以動(dòng)能殺傷飛行器作為戰(zhàn)斗部），對彈道導(dǎo)彈特別是助推段、上升段彈道導(dǎo)彈進(jìn)行鎖定、跟蹤、瞄準(zhǔn)和攔截。

一、早期的研究：“猛禽之爪”和“無人機(jī)助推段攔截”項(xiàng)目

1991－2000年，著眼于加強(qiáng)戰(zhàn)區(qū)反彈道導(dǎo)彈能力的需要，美國利用冷戰(zhàn)時(shí)期的導(dǎo)彈防御研究成果，重點(diǎn)研究了可獨(dú)立完成反彈道導(dǎo)彈作戰(zhàn)任務(wù)的偵察／攔截一體化裝備，并在平臺(tái)選擇方面重點(diǎn)考慮了選擇長航時(shí)無人機(jī)和當(dāng)時(shí)已有的作戰(zhàn)飛機(jī)，在武器選擇方面重點(diǎn)考慮了動(dòng)能攔截彈。在這十年中，美國所完成的系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目主要包括“游隼”（Peregrine，1991－1993年）、“機(jī)載攔截彈”（ABI，1993－1995年）、“猛禽之爪”（RAPTOR TALON，1992－1994年）、“助推段攔截”（BPI，1994－1995年）和“無人機(jī)助推段攔截”（UAV BPI，1995－2000年）等。這些項(xiàng)目研究了使用現(xiàn)有或新研轟炸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、無人機(jī)發(fā)射動(dòng)能攔截彈，實(shí)施彈道導(dǎo)彈助推段以至上升段攔截的方案和技術(shù)，且多數(shù)項(xiàng)目均被美國防部彈道導(dǎo)彈防御機(jī)構(gòu)（BMDO，該機(jī)構(gòu)于2002年1月被改組成美國防部導(dǎo)彈防御局，即MDA）、美空、海軍及智庫認(rèn)為路線可行、風(fēng)險(xiǎn)可控。其中，“猛禽之爪”和“無人機(jī)助推段攔截”均選用無人機(jī)作為偵察／打擊平臺(tái)。

（一）“猛禽之爪”項(xiàng)目

“猛禽之爪”項(xiàng)目是BMDO“助推段攔截研究”計(jì)劃的一部分，由BMDO和美空軍在1992－1994年間實(shí)施。該項(xiàng)目的方案概念由美國勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室提出，旨在研究利用長航時(shí)無人機(jī)發(fā)射攔截彈，對處于助推段的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行攔截殺傷。該項(xiàng)目中所采用的長航時(shí)無人機(jī)平臺(tái)被稱為“猛禽”（RAPTOR，實(shí)際上是“響應(yīng)戰(zhàn)區(qū)作戰(zhàn)行動(dòng)的飛機(jī)項(xiàng)目”，Responsive Aircraft Program for Theater Operations的英語縮略語），攔截彈被稱為“禽爪”（TALON，實(shí)際是“戰(zhàn)區(qū)應(yīng)用——按通報(bào)發(fā)射”，Theater Applications—Launch on Notice的英語縮略語）。圖1顯示了該項(xiàng)目中研究的“猛禽”無人機(jī)和“禽爪”攔截彈設(shè)計(jì)，圖2顯示了正在進(jìn)行試飛的“猛禽”無人機(jī)。

圖1  “猛禽之爪”項(xiàng)目中研究的無人機(jī)（上）和攔截彈（下）方案

圖2  正在試飛的“猛禽”無人機(jī)

按照作戰(zhàn)想定，“猛禽”將在疑似“飛毛腿”和其他彈道導(dǎo)彈發(fā)射陣地上空大約20km（6,6000ft）高度劃圈飛行，并可持續(xù)長達(dá)數(shù)周到數(shù)月。該機(jī)所攜帶的“禽爪”是一種輕型的動(dòng)能殺傷飛行器（KKV），運(yùn)用美國在“戰(zhàn)略防御倡議”項(xiàng)目（即俗稱的“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃）中為“智能卵石”（Brilliant Pebbles）天基攔截彈所開發(fā)的技術(shù)研制，其重量只有20kg，動(dòng)力段的時(shí)間長達(dá)30s，理論增速為3000m/s，采用帶有藍(lán)寶石窗口的紅外導(dǎo)引頭，帶有十字形側(cè)向轉(zhuǎn)移噴口。每架無人機(jī)可攜帶4～6枚這樣的攔截彈。

以戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)刻為0，“猛禽之爪”的作戰(zhàn)過程想定如表1所示。

表1  “猛禽之爪”項(xiàng)目中提出的長航時(shí)無人機(jī)反彈道導(dǎo)彈作戰(zhàn)過程

在“猛禽之爪”項(xiàng)目中，參研機(jī)構(gòu)和企業(yè)制造并試飛了一些單價(jià)為100萬～200萬美元的無人機(jī)，演示驗(yàn)證了這些無人機(jī)與輕型的“智能卵石”攔截彈相結(jié)合，將可以支持經(jīng)濟(jì)有效的助推段攔截概念。1993年該項(xiàng)目被終止之后，為該項(xiàng)目開展的一些無人機(jī)及其相關(guān)技術(shù)被轉(zhuǎn)交給了美國航空航天局，其中最著名的一架就是在“戰(zhàn)略防御倡議”計(jì)劃中發(fā)展的“探路者”（Pathfinder）太陽能無人機(jī)（如圖3所示）。 

圖3  曾為“猛禽之爪”項(xiàng)目進(jìn)行試飛的“探路者”太陽能無人機(jī)

“猛禽之爪”項(xiàng)目沒能完成實(shí)際的打靶驗(yàn)證即終止，其原因是該方案存在以下問題：

l 采用獨(dú)立系統(tǒng)的解決方案，目標(biāo)提示時(shí)間可能不足；

l 采用全新研制的無人機(jī)和攔截彈，無人機(jī)采用全新研制的紅外傳感器套件，所有的技術(shù)都非常不成熟；

l 由于要求實(shí)現(xiàn)非常持久的戰(zhàn)斗空中巡邏，導(dǎo)致后勤保障方面的巨大問題。

（二）“無人機(jī)助推段攔截”項(xiàng)目

1995－2000年，BMDO開展了“無人機(jī)助推段攔截”（UAV BPI）項(xiàng)目。該項(xiàng)目包含兩個(gè)任務(wù)，其中之一項(xiàng)是與以色列合作開展基于UAV的BPI項(xiàng)目，目標(biāo)是發(fā)展和改進(jìn)“以色列助推段攔截系統(tǒng)”（IBIS）概念，為未來IBIS中的UAV BPI裝備降低風(fēng)險(xiǎn)，所選擇的技術(shù)途徑是采用配裝有傳感器和攔截彈的無人機(jī)，主要想定是在敵方領(lǐng)土上空實(shí)施攔截；第二項(xiàng)任務(wù)開發(fā)美國自己的UAV BPI系統(tǒng)概念，具體內(nèi)容是以美國國內(nèi)容易獲得的技術(shù)為基礎(chǔ)，制定系統(tǒng)要求，發(fā)展動(dòng)能攔截彈、UAV、搜索與跟蹤傳感器、作戰(zhàn)管理與C4I系統(tǒng)及作戰(zhàn)概念等。按照項(xiàng)目安排，攔截彈的風(fēng)險(xiǎn)降低工作將由以色列 *** 牽頭，紅外搜索與跟蹤傳感器由美國負(fù)責(zé)，作戰(zhàn)管理與C4I和系統(tǒng)集成則由雙方共同承擔(dān)。之一項(xiàng)任務(wù)通過與以色列工業(yè)界簽訂固定價(jià)格合同實(shí)施，所需投資的75%來自美國，25%來自以色列 *** ；第二項(xiàng)任務(wù)由BMDO的三軍綜合產(chǎn)品組在工業(yè)界的支持下完成。

表2顯示了UAV BPI項(xiàng)目在美國各個(gè)財(cái)政年度的國防預(yù)算中實(shí)際獲批的撥款。

表2  UAV BPI項(xiàng)目在各個(gè)財(cái)政年度實(shí)際獲批的撥款（單位：萬美元）

在該項(xiàng)目中，美軍設(shè)想了包括75架“全球鷹”高空長航時(shí)無人機(jī)改型和1200枚攔截彈的空基反導(dǎo)部隊(duì)結(jié)構(gòu)，其中，“全球鷹”原來標(biāo)準(zhǔn)配置的大型衛(wèi)星通信天線和各種偵察傳感器由1套中波紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)、1部工作波長為1.57μm的激光雷達(dá)和Link 16數(shù)據(jù)鏈取代。下圖顯示了美國在UAV BPI項(xiàng)目第二項(xiàng)任務(wù)中設(shè)想的作戰(zhàn)過程。

圖4  美軍在“無人機(jī)助推段攔截”項(xiàng)目中設(shè)想的交戰(zhàn)過程

在上圖所示的作戰(zhàn)概念中，“全球鷹”無人機(jī)的任務(wù)巡邏高度和速度分別為19km（6,2000ft）和180m/s（350kt），可在距起飛點(diǎn)1850km（1000n mile）處連續(xù)飛行21h。在晴朗的天氣中，該機(jī)能夠在戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈發(fā)射后的數(shù)秒之內(nèi)探測到它，探測距離可達(dá)200km，每個(gè)軸向的分辨力將優(yōu)于30m，重訪頻率為1Hz。每架改裝的“全球鷹”無人機(jī)可同時(shí)攜帶6枚攔截彈。每枚攔截彈長2.2m，直徑0.34m，彈重143kg（其中助推器重120.5kg，KKV重22.5kg），單級(jí)，燃燒時(shí)間9s，理想增速2500m/s～3500m/s，KKV配裝非制冷紅外導(dǎo)引頭。

根據(jù)美國和以色列合作進(jìn)行UAV BPI調(diào)研，以及美空軍對后來“機(jī)載激光武器”項(xiàng)目（其產(chǎn)物即為YAL-1A激光反導(dǎo)飛機(jī)，最終在2011年完全下馬）進(jìn)行的備選方案分析研究，兩國認(rèn)為UAV BPI具有很高的效費(fèi)比，能夠有效地補(bǔ)充末段反彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)，是近期很有潛力的選擇。不過，從2001財(cái)年開始，該項(xiàng)目未再獲得撥款支持。與其他早期項(xiàng)目相比，該項(xiàng)目一個(gè)更大特點(diǎn)是發(fā)展到了“方案演示驗(yàn)證與確認(rèn)”（D/V）階段。這一階段相當(dāng)于當(dāng)前美國防采辦程序的“技術(shù)成熟與風(fēng)險(xiǎn)降低”（TMRR）階段，其內(nèi)容主要是進(jìn)一步促進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)的成熟，并對原型系統(tǒng)進(jìn)行試飛驗(yàn)證，為進(jìn)行型號(hào)工程研制做準(zhǔn)備。這一事實(shí)表明該項(xiàng)目的研發(fā)工作已發(fā)展到較深的程度。

二、近期的最新研究：“機(jī)載武器層”構(gòu)想

2011年，美國防部導(dǎo)彈防御局（MDA）與美空軍簽訂協(xié)議，決定聯(lián)合發(fā)展美國彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中的“機(jī)載武器層”（AWL），即使用機(jī)載攔截彈對彈道導(dǎo)彈、特別是助推段彈道導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。美空軍將AWL視為履行其“空中優(yōu)勢”這一核心職能的一項(xiàng)工作，并支持其“全球打擊”和“全球持久攻擊”這兩項(xiàng)頂層作戰(zhàn)概念。2011年10月美空軍曾公布AWL的一個(gè)初步作戰(zhàn)想定：導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)敵方發(fā)射彈道導(dǎo)彈之后，將其探測信息通過中繼衛(wèi)星傳輸給飛行中的F-35A戰(zhàn)斗機(jī)，然后F-35A利用自身的任務(wù)傳感器對處于助推段的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤，并發(fā)射攔截彈；攔截彈發(fā)射后，先接收F-35A飛機(jī)通過數(shù)據(jù)鏈提供的目標(biāo)信息更新，在末段則依靠自身傳感器發(fā)現(xiàn)助推段彈道導(dǎo)彈并完成攔截。

2011年11月，MDA發(fā)布“用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的AWL補(bǔ)充信息提案征求”跨部門公告，并在2012年1月對該公告進(jìn)行了最后修訂，1月31日完成了征集。MDA在該公告中表示：該局和美空軍擬向工業(yè)界征集與彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中AWL相關(guān)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提案，其領(lǐng)域涉及機(jī)載傳感器、空射動(dòng)能攔截彈和／或傳感器及攔截彈一體化解決方案；這些傳感器、攔截彈和／或一體化解決方案將使美空、海軍現(xiàn)役的或已規(guī)劃的軍機(jī)（含戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)和無人機(jī)），或其他新平臺(tái)獲得閉環(huán)殺傷鏈；AWL重點(diǎn)與處于彈道全程前1/3部分的彈道導(dǎo)彈交戰(zhàn)，這個(gè)飛行階段屬于助推段和上升段的前端，同時(shí)也應(yīng)可提供下降段和末段交戰(zhàn)能力；工業(yè)界提交的AWL方案應(yīng)可在三年內(nèi)進(jìn)行原理驗(yàn)證性質(zhì)的飛行演示，以確定其相關(guān)用途，并給出這些方案的性能、成本和進(jìn)度計(jì)劃信息。飛行演示將用來驗(yàn)證技術(shù)可行性，并提供可生產(chǎn)性評估。

在公告附件中，美空軍描繪了兩種更為成熟的作戰(zhàn)想定。一種是同型機(jī)編隊(duì)利用飛機(jī)本身的能力交戰(zhàn)，以F-15戰(zhàn)斗機(jī)為示例，描繪了4架作戰(zhàn)飛機(jī)組成兩個(gè)雙機(jī)編隊(duì)，利用紅外搜索與跟蹤（IRST）系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)彈道導(dǎo)彈目標(biāo)，并通過多機(jī)紅外探測完成測距以支持?jǐn)r截；另一種是利用體系的能力進(jìn)行基于 *** 的交戰(zhàn)，以F-22戰(zhàn)斗機(jī)為示例，描繪了作戰(zhàn)飛機(jī)在體系支持下（含本機(jī)傳感器探測），發(fā)射攔截彈對彈道導(dǎo)彈實(shí)施助推段、上升段、中段和末段攔截。

圖5  同型機(jī)編隊(duì)利用飛機(jī)本身的能力交戰(zhàn)

部分圖字：Kinetic Intercept——?jiǎng)幽軘r截；FB Radar——前沿部署的雷達(dá)；THAAD——“薩德”（末段高層區(qū)域防御系統(tǒng)）；PATRIOT——“愛國者”（末段低層攔截系統(tǒng)）；MC Radar——任務(wù)控制雷達(dá)；GBI——陸基（中段）攔截彈；C2BMC——指揮、控制、作戰(zhàn)管理中心

圖6  利用體系的能力完成基于 *** 的交戰(zhàn)

2013年7月，MDA根據(jù)美國會(huì)要求提交了針對AWL分析結(jié)果，再次肯定了AWL方案具有成本效益；同年11月，美空軍授予波音公司、洛馬公司、雷神公司各一份金額約28.4萬美元的研究合同，進(jìn)一步分析AWL的可行性，為啟動(dòng)采辦項(xiàng)目提供依據(jù)。幾家公司根據(jù)合同研究了低成本反戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈能力的整個(gè)殺傷鏈需求，提出了總成本估計(jì)和全系統(tǒng)規(guī)格。相關(guān)工作已在2014年6月完成。另外，美空軍也在2013年7月公布了最新的AWL作戰(zhàn)概念，如下圖所示。

部分圖字：Infra-Red Sensor Search——紅外傳感器搜索；IR Assisted Ranging——紅外輔助測距；IR Stereo Ranging——紅外立體測距；Radar Search——雷達(dá)搜索；C2BMC——指揮、控制、作戰(zhàn)管理中心；Air Defense Networks——防空 ***

圖7  美空軍在2013年7月公布的AWL作戰(zhàn)想定

從上圖可見，圖中已加入了類似MQ-9“死神”的無人機(jī)，配裝IRST進(jìn)行無源測距，并將目標(biāo)跟蹤信息傳送給執(zhí)行攔截任務(wù)的MQ-9及防空 *** 。

此外，在MDA于2013年8月公布的5項(xiàng)優(yōu)先技術(shù)投資安排中，屬于空基的或與空基相關(guān)的占到一半。如表3所示。

表3  MDA公布的優(yōu)先技術(shù)投資安排

表3中的“機(jī)載攔截彈攔截層”與AWL具有相似之處，表明MDA并未放棄相關(guān)研究。綜合美軍曾開展的研究及其延續(xù)性來看，雖然迄今美空軍仍見公開啟動(dòng)AWL項(xiàng)目，但可以認(rèn)為AWL構(gòu)想對美軍而言并不存在大的技術(shù)障礙。

三、總體看法

美軍已經(jīng)對基于無人機(jī)的彈道導(dǎo)彈偵察／攔截一體化裝備方案進(jìn)行了多輪涉及作戰(zhàn)概念、裝備方案、作戰(zhàn)流程和裝備技術(shù)的研究。在此過程中，美軍：反復(fù)確認(rèn)了裝備方案的可行性；從早期獨(dú)立作戰(zhàn)方案發(fā)展到了基于體系、利用體系的作戰(zhàn)方案，但保留了同型機(jī)偵察和攔截能力；更傾向于利用現(xiàn)有的長航時(shí)無人機(jī)；均設(shè)想采用基于現(xiàn)有技術(shù)的攔截彈，攔截彈均采用紅外制導(dǎo)型動(dòng)能殺傷飛行器戰(zhàn)斗部。總體上看，美軍要發(fā)展此項(xiàng)能力并不存在大的技術(shù)障礙，空基反彈道導(dǎo)彈有可能在未來成為包括無人機(jī)在內(nèi)空中作戰(zhàn)裝備體系的一項(xiàng)正式的使命任務(wù)。

注：【1】相關(guān)定義均來自美國防部1-02號(hào)聯(lián)合出版物《國防部軍事及相關(guān)術(shù)語詞典》（JP 1-02 Department of Defense Dictionary of Military and Associated Terms）。

 【2】本文都采用這一標(biāo)準(zhǔn)來分類彈道導(dǎo)彈。

 【3】因此嚴(yán)格來說，“上升段”實(shí)際屬于“中段”的前端，也即“助推段”結(jié)束至彈道更高點(diǎn)之間的飛行段。本文提及的“上升段”均為這一定義。

（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心  張洋）