理论教育 超级航母:美国海军舰队区域防空效能评估

超级航母:美国海军舰队区域防空效能评估

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:冷战中期,美国海军“标准”-1型区域防空导弹的覆盖范围不到50千米。不过需要指出的是,区域防空尽管在美国超级航母战斗群中作用巨大,航母本身一般却不具备区域防空能力。而超级航母的舰上空间则必须尽可能用于航空设施。编队中为此需要配备至少一级专门承担区域防空重任的舰艇。两级舰均搭载“标准”-2区域防空导弹和“宙斯盾”作战系统。因此,美海军在21世纪初启动了下一代区域防空导弹的研制计划。

超级航母:美国海军舰队区域防空效能评估

在全面换装“标准”-6后,区域防空导弹可部分解放舰载机,成为航母防空体系真正的中坚。在400千米范围内,“标准”-6可以多波次拦截所有高中低空目标。

■ 挂满旗停靠在江南造船厂码头的“昆明”号(172)

2014年3月21日,中国海军一艘最新锐主战舰艇的交舰入列仪式在上海江南造船厂举行。仪式上,海军司令员吴胜利亲自为“昆明”号(舷号172)驱逐舰授旗。

作为目前除“辽宁”号航母外中国海军最大的水面作战舰艇,052D驱逐舰首舰“昆明”号自2012年8月28日下水以来,就一直被国内外媒体与业界高度关注。对此,在3月27日的中国国防部例行记者会上,国防部新闻发言人耿雁生大校公开回应称:“昆明舰是我国自行研制设计生产的新型导弹驱逐舰,具有较强的区域防空和对海作战能力。”

耿雁生的上述表态寥寥数语,实际上已经概括了052D型驱逐舰的基本特点——这是一级首先强调区域防空能力的多用途驱逐舰。而对于一支拥有航母的海军来说,该类舰艇几乎可以肯定会被编入航母战斗群。

400枚导弹构筑第二道防线

现代区域防空概念发端于1941~1945年的太平洋战争。相对于主要保护本舰的点防空来说,区域防空的服务对象是本舰所在的整个海上编队。随着反舰武器射程扩大,区域防空的范围也越来越大。在前导弹时代,由127毫米高平两用舰炮撑起的区域防空网只能拦截10千米左右的空中目标。冷战中期,美国海军“标准”-1型区域防空导弹的覆盖范围不到50千米。进入20世纪80年代,以“标准”-2和俄制“里夫”M为代表的新一代区域防空导弹将射程提高到100千米以上,并由此定义了现代区域防空的基本标准。

■ 不同防空武器覆盖范围

对于一支拥有航空母舰的海军来说,区域防空舰是作为舰载机之后的第二道对空防线存在的。而美国海军就是一支航母海军,与中国刚刚开始构建的区域防空舰队相比,美国海军毫无疑问是该类舰艇建造和使用的集大成者。

不过需要指出的是,区域防空尽管在美国超级航母战斗群中作用巨大,航母本身一般却不具备区域防空能力。区域防空导弹及其配套的发射与火控系统高度复杂,重量尺寸巨大。而超级航母的舰上空间则必须尽可能用于航空设施。编队中为此需要配备至少一级专门承担区域防空重任的舰艇。

自20世纪80年代以来,美国海军在超级航母战斗群中通常编入1~2艘满载排水量约1万吨的提康德罗加级防空巡洋舰,以及4~6艘9000吨级的阿利·伯克级防空驱逐舰。两级舰均搭载“标准”-2区域防空导弹和“宙斯盾”作战系统。其中前者拥有128个通用垂直发射单元,理论上可以全部用来发射区域防空弹;后者也有96个垂发单元。也就是说,除其他装于垂发系统的导弹外,一个尼米兹级航母战斗群在执行防空任务时,将有超过400枚“标准”-2远程防空导弹待命发射,对于那些已突破舰载机拦截的空袭武器来说,这数百枚“标准”-2将构筑起一道难以逾越的防线。

■ 2008年6月5日,太平洋某海区,“伊利湖”号(CG70)巡洋舰正在发射“标准”-2BlockⅣ,排烟道中喷射出的尾焰形成一道火墙

“标准”-1和“标准”-2导弹发射集锦

“标准”-2让航母不再“裸奔”

“标准”系列区域防空导弹于1963年开始研制,主要用于取代之前的“黄铜骑士”区域防空导弹。该导弹在研制时即要求可以拦截中高空轰炸机,另外,鉴于苏联海军大量装备远程反舰导弹,它还必须具备直接拦截反舰巡航导弹的能力。经过几十年不断改进,“标准”已经发展成拥有“标准”-1/2/3/6四个系列、数十种型号的庞大导弹家族,同时在十几个国家和地区的100多艘舰艇上服役。目前美国海军的“标准”-1型导弹已全部退役,现役用来拦截大气层内目标的“标准”全是“标准”-2。

美国海军在20世纪70年代面对苏联海军的超声速饱和打击时近乎于“裸奔”。在研制提康德罗加级巡洋舰和阿利·伯克级驱逐舰时,美国海军要求必须具备抗饱和打击能力。但仅仅拥有一款性能出色的远程防空导弹是远远不够的。为最大程度发挥新型导弹的威力,美海军配套研制了“宙斯盾”相控阵雷达与防空指挥系统,以及MK-41通用热垂直发射系统。前者可以有效增强单舰的多目标拦截能力,并根据威胁排序合理调配拦截资源;后者则明显提高了导弹的反应与齐射速度。因此在现代美国航母的区域防空体系中,“标准”-2导弹、“宙斯盾”系统,以及MK-41垂发系统可谓相辅相成、缺一不可。

“标准”-2防空导弹采用传统的中段惯导/指令修正加半主动雷达末制导的复合制导体制,没有采用如今更普遍的主动雷达末制导技术,因此需要专用的照射雷达持续提供目标坐标,这主要是由于该型导弹研制时主动雷达末制导技术还不是很成熟。导弹飞行途中,“宙斯盾”系统会在分析雷达探测数据后,将机动指令通过数据链传给导弹,目标进入弹上雷达探测范围后,仍需要照射雷达持续工作才能最终击中目标。

美国海军目前使用的“标准”-2为“标准”-2BlockⅣ ER(即增程型),该型弹在原有“标准”-2的Mk30发动机基础上加装了一段Mk70助推器,最大射程扩展至185千米,最大射高24000米,平均飞行速度2.5马赫。导弹长8.23米,弹径346毫米,弹重1451千克。“标准”-2BlockⅣER不仅增加了射程和抗干扰能力,机动性也提高不少,由此也提高了拦截高速反舰导弹的能力。

“标准”-6革命

2014年6月,东太平洋,美国海军阿利·伯克级驱逐舰“约翰·保罗·琼斯”号连续发射了4枚新型远程防空导弹,所有导弹均成功拦截靶标,这标志着美国海军下一代区域防空导弹“标准”-6即将上舰服役。

的确,在俄罗斯、西欧和中国的新型舰载区域防空导弹已普遍采用主动雷达导引头的情况下,“标准”-2虽然性能仍不算差,但技术却已显落后。因此,美海军在21世纪初启动了下一代区域防空导弹的研制计划。在连续推出了“标准”-2Block Ⅳ A(已下马)和“标准”-3反导导弹、“标准”-4(也已下马)对陆打击导弹,以及过于昂贵超前的“标准”-5(同样下马)区域防空导弹后,新一代针对大气层内威胁的“标准”被命名为“标准”-6。可以肯定的是,未来保护8~10个福特级航母战斗群的区域防空舰将全部换装这种导弹。

■ 2014年6月19日,东太平洋,“约翰·保罗·琼斯”号(DDG53)驱逐舰正在发射“标准”-6

■ “标准”-6

“标准”-6导弹海基拦截试验

2003年,在美国海军增程防空作战导弹(ERAAM)竞标中,雷神公司的“标准”-6击败洛-马公司的“爱国者”-3海基型,被确定为美国海军下一代区域防空导弹。在大量使用“标准”-2(结构)和AIM-120(导引头)成熟技术的基础上,“标准”-6很快于2008年6月完成试射。

“标准”-6几乎完全照搬了“标准”-2Block Ⅳ ER的弹体、发动机和气动设计,但在制导方式上放弃了半主动雷达末制导,换装经过改进的AIM-120C7超视距空空导弹的主动雷达导引头。不过为了兼容美国海军现有舰艇上的雷达设备,制导系统的频率参考装置做了修改,因此也可以在半主动照射模式下工作。由于弹体设计与动力系统基本相同,“标准”-6的飞行性能和“标准”-2BlockⅣER差不多,但主动雷达导引头让其目标捕获概率大幅提高,并由于不受照射雷达的限制明显扩展了火力通道。

“标准”-6采用主动雷达末制导技术还带来另一个好处——超远程打击能力。实际上,“标准”-2的增程型改进潜力远不止200千米,但由于照射雷达的探测距离有限,因此导弹不可能击中200千米外目标。现在采用主动雷达技术后,导弹完全可以在预警机或者前沿部署舰艇等第三方雷达的探测数据支持下,完成更远距离的中继制导,待目标进入弹上雷达锁定范围后,无需发射舰的雷达照射,导弹即可自主攻击目标。在2013年6月的一次试射中,一枚“标准”-6即采用上述方式成功击毁一枚370千米外的巡航导弹靶弹,据雷神公司宣称,这次攻击验证了“标准”-6的最大射程,也就是说,“标准”-6的最大动力射程应该就是370千米左右。而这次试验真正的意义其实也远非验证导弹射程这么简单。

400千米级区域防空

“标准”-6的出现堪称继“宙斯盾”服役后海军区域防空能力的又一次革命,它展现出一种在信息化战场时代的全新防空理念。

在“标准”-6之前,即便是在“标准”-2、“宙斯盾”、MK-41“三位一体”黄金组合上舰后,美国超级航母战斗群的区域防空范围仍然局限在本舰雷达视野内。受地球曲率影响,其对掠海反舰导弹的探测距离仅有数十千米。也就是说,复杂昂贵的区域防空导弹实际上只能拦截类似于图-22M这样的轰炸机平台,但轰炸机往往在200千米以外就已经发射反舰导弹并返航了,此时,性价比更高的点防空弹才是拦截反舰导弹的主体,然而后者的射程太短,可供拦截的时间窗口非常有限。(www.daowen.com)

这就是传统区域防空的尴尬——适合拦截飞机但射程不足,射程足够拦截导弹却又难以锁定低空飞行的目标。因此,早在20世纪70年代苏联超声速远程反舰导弹大批涌现时,美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(APL)就提出了最原始的协同跨地平线拦截设想。受制于当时的计算机与数据链水平,该设想还只能停留在实验室内。直到1996年1月,美国海军在一次试验中,将AN/ADS-18搜索雷达和AN/SPG-51火控雷达架设到一座海拔1160米的山顶,通过数据链为“伊利湖“号巡洋舰提供远程目标搜索和照射能力,在试验中巡洋舰共发射4枚为这次试验专门改进过的“标准”-2Block IIIA导弹,结果表明拦截距离比传统的单舰独立搜索、跟踪、照射模式扩大3倍以上。

面对上述试验结果的巨大诱惑,美国海军随即制定了第一个协同区域防空导弹计划“标准”-5,然而,由于苏联红海军不复存在,“标准”-5计划迟迟没有得到拨款。进入21世纪后,雷神公司提出以“标准”-2Block IV导弹为基础,融和AIM-120主动雷达制导技术的新方案,宣称能用一半的费用做到“标准”-5八成的性能,这就是现在的“标准”-6区域防空导弹。

■ 协同跨地平线拦截试验示意图

协同跨地平线拦截试验

在空基平台的协同防空模式下,“标准”-6可以在370千米动力射程全程内拦截高速飞行的飞机或超低空巡航导弹,而不用受到地球曲率对照射雷达视野的影响。我们在2013年6月的试验中还看到了“标准”-6强大的末端机动性能,该导弹竟然在最大射程边际仍保持有可摧毁巡航导弹级小型目标的能力,这就不仅仅是协同攻击所解决的能否“看到”的问题了。

如何刺穿“标准”盾牌

超级航母战斗群的区域防空能力发展到“标准”-6已出现质变,在前“宙斯盾”和“标准”时代,虽然美国海军也拥有“黄铜骑士”这类射程达到120千米的远程防空导弹,然而面对对方的超声速远程打击时,该类导弹不仅难以锁定并击中目标,即便侥幸命中,面对红海军“蝗虫”一般飞来的导弹,美军防空舰艇的火力通道也会瞬间饱和,航母被“漏网之鱼”击中几乎不可避免,这也是当时的海军作战部长朱姆沃尔特承认“战争如果爆发,美海军必败”的原因。

进入“标准”-2时代,美国海军终于初步具备抗饱和打击能力。MK41垂直发射系统可以每秒1枚的速度向来袭空域齐射导弹,拦截火力通道也因为“宙斯盾”的加入大幅扩展。提康德罗加级巡洋舰拥有4座SPG-62照射雷达,可同时拦截16个目标,阿利·伯克级有3座SPG-62,可同时拦截12个目标。然而,上述数据其实只存在于纸面,照射雷达的扫描扇面有限,只有来袭目标从理想分配的各个方向实施攻击,每部照射雷达才能同时发挥拦截功能。真实的战场情况显然要复杂得多,一旦对方集中大量导弹于某一部照射雷达的扇区内发起攻击,单部照射雷达的4个火力通道还是很容易被饱和,且区域防空弹拦截反舰导弹的射程因视野有限也只有点防空级别,在数十千米范围内,航母编队根本无法组织起有效的分层多波次拦截。面对此种情况,美国超级航母战斗群只能让舰载机承担最繁重的防空任务。而所谓100千米以上的区域防空其实虚有其表。

■ 2011年3月24日,意大利奥古斯塔湾,“斯托特”号(DDG55)驱逐舰,几名美国海军官兵正在对“宙斯盾”MK-99火控系统的SPG-62照射雷达进行维护

未来,在全面换装“标准”-6后,美国航母的整个防空系统运作将重新洗牌,区域防空导弹可以部分解放舰载机,成为航母防空体系真正的中坚。在400千米范围内,区域防空弹将全程拦截包括轰炸机、战斗机无人机和反舰巡航导弹在内的几乎所有高、中、低空目标。更大的拦截范围与不受照射雷达限制的火力通道允许防空舰艇组织多波次绵密的防空火力。此时,点防空与区域防空的界限已变得非常模糊,如果不是考虑到拦截弹的性价比以及舰艇适配性,点防空导弹甚至已沦为“鸡肋”。

而面对航母防空能力的全面升级,攻击方又将如何应对?“标准”-6难道真就是一面绝对无法刺穿的盾牌?

答案当然是否定的,除核弹外,战争史上还从来没有出现过完全无法破解的“超级武器”。只不过攻击方的战术必须有所变化,传统依靠导弹数量饱和航母战斗群火力通道的方法很难再行得通。在400千米范围里,未来航母战斗群几乎可以提供无限的防空火力通道。

“标准”-6实际上代表的是一种攻势防空理念,但再主动的“攻势防空”也仍然是防御,攻击方仍拥有作战主动权。协同作战的弱点在于各个分散节点的不可或缺性,以及对数据链的高度依赖。如果能够打掉协同链条中的任何一个节点,或者切断任何两个节点之间的数据传输,根本无需摧毁整个链条,就能让作战系统瘫痪。如在“标准”-6的超远程防空作战中,必须由预警机提供跨越地平线的中继制导,预警机是极其脆弱的,一旦攻击方突破航母舰载机防线,预警机就很难为“标准”-6提供持续可靠的中继制导,超远程防空也根本无从谈起。

此外,攻击方还可以利用电子战手段堵塞或切断预警机与导弹之间的数据链,甚至在数据链中加入诱骗信号,从而瘫痪“标准”-6系统。伊朗利用俄制电子战设备成功俘获多架美国无人机的案例,已经充分验证了该战术的有效性。

■ 2014年5月11日,伊朗展示了一架俘获的美军RQ-170“哨兵”无人机及其复制品,最高领袖阿亚图拉·赛义德·阿里·哈梅内伊参加活动并发表讲话。2011年12月4日,一架美军RQ-170在伊朗与阿富汗接壤的卡什马尔市上空被伊空军击落,但未受严重损坏

有意思的是,面对20世纪70年代以来苏联研发的550千米级超声速反舰导弹家族。美国海军的破解之道同样是摧毁导弹攻击链条上的关键节点,如苏联的海洋监控卫星或中继制导飞机。如今随着防空导弹射程的扩大,美国的潜在对手们有机会以“其人之道还治其人之身”。未来双方将同时把敌方的中继制导平台列为首要攻击目标,而围绕这些平台的攻防争夺也将成为一场海空战的主题之一。

军情链接

MK41舰载垂直导弹发射系统

■ 正在包装储运的MK41模块

■ MK41的基本发射单元

MK41由马丁-玛丽埃塔公司于1975年研制,采用模块化结构,最基本单元是一个8联装矩形发射模块,表面积为3.17米×2.08米,发射器深度7.7米。发射模块由发射槽构架、顶板、舱口盖、开启机构、排烟道、热焰排除系统、压力通风系统等部分构成。用来储存和发射导弹的发射箱就在发射槽构架里。每个发射槽的舱口盖都设有独立开启机构,这是MK41系统唯一的机械运动部件。MK41采用热发射方式,导弹在发射箱内点燃发动机直接升空。导弹箱内点火时会产生大量高温高压燃气,温度超过2000摄氏度,喷发速度超过2马赫,并夹带多种固态、液态剧毒粒子,因此每个MK41发射模块都拥有一套由8个隔舱共享的排焰系统,由压力通风室和垂直排气道组成。美国海军在发展各导弹系统时都有良好规划,这给了MK41通用化的好处,美国海军现役所有导弹中,除“鱼叉”反舰导弹外,其余如“标准”“海麻雀”防空导弹、“战斧”巡航导弹以及“阿斯洛克”反潜导弹等,全都有兼容于MK41的型号。

其他国家的区域防空导弹

S-300F也称为“里夫”M,为S-300防空导弹系统的海军型,北约编号SA-N-6,目前装备在俄罗斯海军基洛夫级和光荣级巡洋舰,以及中国海军051C型驱逐舰上。该导弹采用冷垂直发射系统,每8个发射筒构成一个发射模块,但只有一个固定的发射口用来发射,各筒内的导弹通过甲板下的机械转动机构对准发射口,导弹弹射升空后再起动发动机。S-300F的齐射速度只能达到3秒1枚,且不具备MK41式的多种导弹共架发射能力。“里夫”M配套的火控雷达是30N6E1相控阵雷达,该雷达采用S波段,探测距离300千米,可同时跟踪48个目标,并制导12枚导弹攻击其中6个。配用的导弹为48N6系列,最新型号采用惯导/指令修正加主动雷达末制导,弹长7.8米、弹径510毫米、起飞重量1500千克、最大射程150千米、最大射高25000米、最大飞行速度6马赫。

■ “光荣”号上的S-300F发射装置,可见其装有8个8单元发射模块,可装64枚导弹,后部机库上方为该系统配用的30N6E1相控阵雷达

■ 1998年10月的雅典防务展上,地面展示状态的火炬设计局防空导弹家族,由近至远依次是9M96E、9M96E2、48N6E2,可见9M96系列相较于48N6系列体积大为缩小

9M96E2 20世纪80年代中期,俄罗斯火炬设计局开始了新一代地空导弹——9M96E/E2的预研,两者均为下一代S-400防空系统的备选导弹,并将供舰艇防空使用。其中9M96E为点防空导弹,9M96E2则承担区域防空任务。1998年10月在雅典举行的防务展会上,火炬设计局首次公开了这2种导弹。与上一代的48N6系列导弹相比,9M96E2最大的进步就是体积急剧缩小。原来一个48N6导弹发射筒的位置可以安装一个4联装9M96E2发射筒。9M96E2采用惯导/指令修正加主动雷达末制导,弹长5.2米,弹径270毫米,重420千克,对空气动力目标作战距离为1~120千米,作战高度5~30000米,全程平均速度达2.9马赫。

■ 测试中的“紫菀”30

■ 法国海军“地平线”级“福尔班”号(D620)发射“紫菀”30

““紫菀””30是法国和意大利联合研制的远程地(舰)空导弹,同一系列的“紫菀”15为点防空导弹。“紫菀”在2000年6月的柏林航展上首次亮相。“紫菀”30目前已搭载于法意地平线级护卫舰等多款欧洲防空舰艇上,利用8单元一组的“席尔瓦”热垂直发射系统发射,该系统也具备一定的共架发射能力。“紫菀”30采用惯导/指令修正加主动雷达末制导,导弹长5.2米,弹径380毫米,重510千克,最大速度约3马赫,射程3~100千米,最大作战高度20000米。该导弹系统配备有“阿拉贝尔”相控阵雷达,能同时追踪50个目标,并攻击其中的10个目标。

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