防空反导系的绝方式演进史(四):动能直接碰撞拦截

  出品:科普中国

  作者:岳江锋

  策划:宋雅娟

  监制:光明网科普事业部

  战争永远是检验武器性能的最有效方式。20世纪90年代初的海战争中,采用破片伤的“爱国者”系在反导拦截作战中,因表现不佳而被诟病(据总审计署披露,其拦截成功率只有9%)。此后,美军根据该系暴露出的问题,对其进行改进,最终研制出“爱国者-3”系,并在2003年的战争中小试牛刀,取得了良好的作战效果。“爱国者-3”系的初战告捷,使动能直接碰撞伤机理成为反导领域的“新宠”。

  防空反导系的绝方式演进史(四):动能直接碰撞拦截

  动能直接碰撞是弹头与弹头间的“硬碰硬”(图片来自)

  动能武器究竟算不算新概念武器?

  新概念武器是指在工作原理、机理和作战方式上与传武器有显著不同,可大幅提高作战效能和效费,或形成新军事能力的高技术武器群体。从广义上讲,动能武器可以是利用弹丸、碎片或兵器的动能来达到毁伤目的的武器,其不但不是新型武器,而且是自古以来就广泛存在的一类武器。我国古代的冷兵器(如:刀、枪、剑、戟等)也属于动能武器的范畴。随着的发明,利用驱动的枪、炮弹丸或手的碎片,成为毁伤效果更为巨大的另一类动能武器。

  自20世纪80年代提出“星球大战”计划以来,其所发展的一系列非核太空武器中,动能武器占有重要地位,并成为一种极具代表性的新概念武器。这里的动能武器之所以能“脱陈换新”,是因为它能自主制导和修正拦截弹道,具有自动寻的能力,利用其与目标直接碰撞的巨大动能伤目标,是一种高效的精确制导武器。随着美军“爱国者-3”反导武器系成功开创“以导反导”先例后,世界主要军事强国均大力推动防御系的研制。

  动能直接碰撞的精度到底要多高?

  一般来讲,高性能防空采用微波导引头,由于跟踪目标时容易产生角度误差,且气动力控制存在时延效应,使得在拦截目标时的制导脱靶距离大体处在9-15米左右。这个距离已经超过了目标本体的大小,因而无法用“弹碰弹”的方式直接碰撞拦截,只能用伤破片或连续杆形成较大的伤空域,才能对目标进行命中并伤。

  对动能来讲,高精度的目标探测、快速灵活的直接力制导与控制技术,是对目标实施直接碰撞动能毁伤的核心关键。它采用了红外焦平面凝视成像导引头,实现了导引头无失控距离。同时,采用安装在质心周围的快速响应轨控发动机,利用直接侧向力实施控制,使得其“脱靶量”以目标要害部位的中心为原点,不超过10-15厘米(如系的脱靶量约为10厘米),其碰撞命中点不越出目标本体,不再需要战斗部与引信系,实现了直接碰撞,使以精度换能量的思想得到了最大程度的实现。

  被动能“直接碰撞”一下有多狠?

  通过大量的研究和实验,人们已经深刻地理解了这样一个原理:以7千米/秒的速度飞行的物体,其动能相当于这个物体重量8倍的TNT爆炸所释放的能量。如果该物体与高速飞行的迎头撞击,其动能就相当于这个物体重量32倍的TNT的能量。事实上,研制的专门用于拦截远程或洲际弹道的地基中段防御系,其装备的“动能手”——大气层外伤器(EKV)在交会前的飞行速度大概就是7千米/秒,重量约50千克,这么算下来,碰撞产生的动能相当于1600千克TNT爆炸的能量。

  防空反导系的绝方式演进史(四):动能直接碰撞拦截

  大气层外伤器(图片来自)

  因此,被动能“直接碰撞”一下,相当于将1600千克TNT爆炸的能量全部集中于目标弹头上,这要常规高爆破片击中弹头的能量高1000-10000万倍。按照力学理论,在发生碰撞的瞬间,接触点边撞入边迅速汽化,形成极高温度的高温高压等离子体,瞬间的爆炸威力足以彻底摧毁任何弹头结构,从而能消除核、生物和化学弹头造成的污染。国外理论计算实验与上述的计算分析均证明,直接碰撞伤方式是彻底摧毁大规模伤的核、生物、化学弹头和常规子母弹头的最有效手段。

  军事小词典

  动能拦截武器:是指利用非爆炸高速运动飞行器的巨大动能,以直接碰撞方式摧毁目标的新概念武器,可用于拦截空中目标、及军用航天器。与定向能武器相,动能拦截武器的主要优势有:毁伤能力强,目标难以采取加固对抗措施;作战使用受气象条件较小;火箭推进的动能武器机动灵活,部署方式多样;技术较成熟。缺点是飞行速度远低于光速,作战距离有限。

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