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美国萨德反导作战系统原理及部署特点介绍

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    发表于 2016-7-9 13:18:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    THAAD反导系统中的“千里眼”AN/TPY-2雷达
           “萨德”系统是美国弹道导弹防御系统中的主力,其X波段AN/TPY-2火控雷达探测距离远、精度高,可前沿部署,用于探测上升段未出大气层的中程弹道导弹。美国试图将该雷达部署于世界各地以对他国弹道导弹发射进行监视。目前美国已经在日本、以色列和土耳其等地部署了该雷达。鉴于2016年初朝鲜连续进行核试验和火箭发射,美韩多次协商欲将该雷达部署于韩国,再次引发广泛关注。本文将对其主要性能参数及威力进行详细介绍。

    THAAD系统简介
           “萨德”系统全名为“末段高空区域防御系统”(THAAD),是目前惟一能在大气层内和大气层外拦截弹道导弹的陆基高空远程反导系统,总承包商为洛克希德·马丁公司。THAAD系统于1989年提出计划,并开始一系列验证试验;2000年转入工程研制阶段,第一套系统于2008年部署。THAAD系统是美国新导弹防御计划的重要组成部分,主要针对高空导弹进行拦截,采用卫星、红外、雷达三位一体的综合预警方式。该系统由拦截弹、车载式发射架、地面雷达,以及战斗管理与指挥、控制、通信、情报系统等组成。THAAD系统的拦截高度达到40~150千米,这一高度段是射程3500千米以内弹道导弹的飞行中段,是3500千米以上洲际弹道导弹的飞行末段。因此,它与陆基中段拦截系统配合,可以拦截洲际弹道导弹的末段,也可以与“爱国者”等低层防御中的“末段拦截系统”配合,拦截中短程导弹的飞行中段,在美国导弹防御系统中起到了承上启下的作用。

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    AN/TPY-2雷达
           AN/TPY-2高分辨率X波段固态有源相控阵多功能雷达是美国THAAD系统的火控雷达,是THAAD系统的重要组成部分,为拦截大气层内外3500千米内中程预警雷达(前置部署模式),也可和THAAD系统的发射车、拦截弹、火控和通信单元一同部署,充当导弹防御系统的火控雷达(末端部署模式)。性能参数AN/TPY-2雷达由天线、电力系统、冷却系统和主动力系统等4个部分组成,雷达天线面积为9.2平方米,发射/接收阵元数为25334个,阵元峰值功率可达16瓦,雷达平均功率约60~80千瓦。该雷达的探测距离最远可达2300千米(100平方米雷达反射截面积目标),对1平方米雷达反射截面积的目标探测距离达1700千米,具体性能参数如下表所示。高分辨率和超远的探测距离使AN/TPY-2雷达成为世界上最大、性能最强的陆基移动弹道导弹预警雷达。

           AN/TPY-2雷达具有多种搜索方式,有3种同时接收波束(1、3、7个波束)的配置方式,也可使用3、7个波束搜索模式,该模式可在顺序发射多个脉冲后同时接收多个波束。还可选择在波束内发射3个不同频率的脉冲对雷达RCS进行去相关,增强检测能力。由于该雷达采用波长较短的X波段和巨大的雷达阵面,雷达波束非常窄,其分辨率非常高,对弹头具有跟踪和识别能力,能识别假弹头,能将目标从诱饵或弹体碎片中识别出来。

           AN/TPY-2雷达具有多种先进的抗干扰措施。AN/TPY-2雷达具有远距离同时宽波束扫描、窄波束跟踪的能力;可利用时间分割技术,对多批目标实施搜索、捕获和识别,能将天线孔径上离散分布的发射机(T模块)辐射功率在空间高效合成,轻而易举地获得其他任何体制雷达难以得到的超大功率孔径积,具有孔径上少量阵元失效仍可有效工作的故障软化性能。弹道导弹而研制,是美军一体化弹道导弹防御体系中的重要传感器。AN/TPY-2是陆基移动弹道导弹预警雷达,可远程截获、精密跟踪和精确识别各类弹道导弹,主要负责弹道导弹目标的探测与跟踪、威胁分类和弹道导弹的落点估算,并实时引导拦截弹飞行及拦截后毁伤效果评估。

           AN/TPY-2雷达探测距离远、分辨率高,具备公路机动能力,雷达还可用大型运输机空运,战术战略机动性好,其战时生存能力高于固定部署的雷达。AN/TPY-2有两种部署模式,既可单独部署成为早期弹道导弹性能数据性能数据主要用途早期弹道导弹预警、火控、自适应预流推进算法(SAPR)可按来袭目标不同威胁度,合理搜索和跟踪目标,适应多变而复杂的电磁环境。

           AN/TPY-2雷达具有高功率输出和优越的波束/波形捷变性能,有很好的抗干扰性能。先进的多功能AN/TPY-2不仅能完整地获得高速度、多批次、小RCS目标的标量几何参数而感知目标,而且具有在严酷信息战的环境中,实时精确探测目标群中每个目标的距离、角域及其速度、加速度、目标回波幅度、相位起伏和极化信息等标量和矢量参数,对目标分类、识别、编目和成像而认知目标,完成由“亮点”到“图像”的飞跃。
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    研制及部署情况

           美国雷神公司网站2007年7月11日报道,美国导弹防御局授予其一份价值3.04亿美元的合同,为弹道导弹防御系统(BMDS)的AN/TPY-2雷达开发跟踪与识别能力。按照合同,雷神公司负责雷达软件的研发与试验、各种工程任务、维修与保障、基础设施更新以及任务规划部署。雷神公司还负责AN/TPY-2雷达的全寿期工程保障支持。该工作将在雷神公司导弹防御中心进行。AN/TPY-2雷达研制历经了3个阶段,分别是演示与验证型号阶段(DEM/VAL)、用户操作评估系统型号阶段(UOES)、工程制造型号阶段(EMD),3个阶段的雷达在天线面积、发射/接收阵元数量等方面存在差别。目前服役的AN/TPY-2雷达为工程制造型号的批量生产型。

           AN/TPY-2雷达设计用于探测、跟踪以及识别弹道导弹威胁。它能够使得BMDS确认、评估以及应对(针对美国已部署部队及盟国)威胁的能力最大化。美国陆军最初计划购买9部用于THAAD系统的AN/TPY-2火控雷达和9部FBX-T前沿部署预警雷达,后调整至6部AN/TPY-2火控雷达和6部FBX-T雷达(共12部),详细叙述如下:

           2007年美国在日本北部青森部署了第一部AN/TPY-2(FBX-T)雷达,旨在应对朝鲜和中国的导弹威胁。不过,一个THAAD反导营的标准配置是6套发射架,而部署日本关岛的这套系统仅有3套发射架,这可能成为今后驻外防区的标配。AN/TPY-2雷达有助于完善日本的雷达警戒体系,提升日本对周边空域的监控能力。2008年9月28日在以色列南部的内盖夫沙漠部署了一部FBX-T雷达。

           2011年9月14日,土耳其宣布将在其东南部马拉蒂亚省部署一套FBX-T预警雷达。该雷达朝向伊朗,距离伊朗西部边境约700千米,可覆盖伊朗全境以及外高加索部分地区。一旦发现目标,该雷达能在第一时间将探测数据传送给位于罗马尼亚的发射阵地,另外部署在地中海的“宙斯盾”舰船也可通过“协同作战能力”(CEC)网络接收来自该雷达的预警数据。土耳其位于地中海和西欧境内,此处部署FBX-T雷达,其目的在于与“宙斯盾”舰船和“标准-3”拦截弹一起增强欧洲南部及整个欧洲地区的弹道导弹防御能力。

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           截至2012年3月,美国共交付了7部生产型AN/TPY-2雷达。部署在美国本土4部,包括2个THAAD连各1部,太平洋威克岛和阿拉斯加州的朱诺各配备了1部,用于导弹防御试验。

           2013年初,美日决定在日本中部京都附近再部署1部同样的预警雷达,并在横田机场设立了一个联合行动协调中心。预警雷达的预警信息可通过该协调中心传送给美国,增加美军的反应时间,进一步增强美军的导弹防御能力。2014年,雷神公司继续升级AN/TPY-2雷达的硬件和软件,提升系统的信号处理和数据处理能力,将一部升级版处理器集成到一个电子设备单元(EEU)中,可使雷达更快、更精确地识别弹头与非弹头,其处理能力是上一代产品的5倍,且THAAD导弹营具有更好的未来升级空间。此外,这种电子设备单元采用了标准化设计,并非为单部雷达定制的产品,因此一旦某部雷达即使发生故障,这种EEU可随时用于补缺,确保雷达覆盖的连续性。

           2014年3月、10月,雷神公司分别提前6个月交付第9部、第10部AN/TPY-2雷达,作为美国陆军第4个、第5个THAAD反导营的火控雷达,负责导弹搜索、检测、跟踪和识别,并引导导弹拦截。雷神公司正在建造剩下的2部AN/TPY-2雷达,2016年将交付第12部AN/TPY-2雷达,至此该雷达的总投产合同金额达7.53亿美元。参与的反导拦截试验2011年4月,在一次反导测试中,“标准”-3BlockIA型拦截弹成功拦截了一枚中程弹道导弹靶弹,这是“宙斯盾”反导系统首次拦截射程超过3000千米的中程弹道导弹。在靶弹升空后,部署在威克岛的AN/TPY-2雷达成功探测并跟踪到这枚导弹,并将导弹运行轨迹等数据通过战斗管理系统传送给部署在夏威夷以西的“奥凯恩”号导弹驱逐舰,由后者的AN/SPY-1雷达进行导弹制导,成功实施拦截。美国导弹防御局认为,借助远距离陆基雷达搜集到的导弹轨迹数据实施拦截,极大增加了“标准”-3导弹的战斗空间和防御范围。故此,此次试验堪称“迄今最具挑战性”的反导试验。

           2015年12月,美国导弹防御局使用雷神公司制造的标准-3BlockIB导弹在AN/TPY-2雷达的支持下在试验中成功摧毁了来袭弹道导弹靶弹。试验过程中,“标准”-3BlockIB导弹使用AN/TPY-2雷达的远程跟踪数据摧毁一枚中程弹道导弹靶弹。“标准”-3BlockIB导弹采用了增强型双色红外导引头以及升级的制导和推进能力,该型导弹于2014年开始服役,目前装备在美国海军军舰上。AN/TPY-2雷达的探测范围和识别能力与标准-3导弹的射程和速度的结合产生了良好的效果,这也是两个系统都是全球导弹防御系统核心组成的原因。

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    美国欲在韩国部署

           美国试图将AN/TPY-2雷达部署于世界各地以对他国弹道导弹发射进行监视。2016年初,朝鲜进行了第四次核试验,韩国在部署THAAD的议题上态度出现了松动。随后2月7日,朝鲜再度用运载火箭发射卫星,韩国当天宣布将与美国就部署这一反导系统展开正式磋商,并着手组建联合工作组。若将THAAD系统部署在韩国境内,THAAD的探测距离可以达到2000千米,部署THAAD意味着美国将可以对中俄的相当一部分国土面积进行监视,大大威胁到中俄的战略反击能力。但据韩媒报道称,“为了不影响中韩关系,韩国此次只部署末端部署模式的THAAD导弹营,并将雷达探测距离从2000千米缩短到600~800千米,称部署THAAD只为监视朝鲜全境。”THAAD主要用于防御射程大于600千米的近程和中程弹道导弹,其最大作战高度150千米,最小作战高度40千米。而朝鲜半岛从南到北延伸全长1100千米,韩国首尔位于其国土面积中心靠北的位置,所以THAAD的部署显然不是针对朝鲜,因为朝鲜距离韩国太近了,根本用不上这种反导系统。这种反导系统,所针对的只有两个国家——中国和俄罗斯,其中首先是针对中国,这也是为什么韩国此前一直不部署THAAD的原因。

    附:萨德反导系统第十次测试视频




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