zt 美军直接碰撞杀伤增强装置前沿技术研究(组图)

直接碰撞技术试验及其杀伤效果分析
　　
　　美国的研究人员采用快速滑轨试验和1／4尺寸的轻气炮试验对直接碰撞式导弹的毁伤效果进行了试验，用于收集有价值的试验数据，以获得直接碰撞导弹的杀伤效能。由于快速滑轨试验可以采用全尺寸的弹道导弹作目标，所以从重要性上来讲要更为突出，但缺点是速度受到限制，且试验费用非常昂贵。1／4尺寸的轻气炮试验的优势是试验成本较低，并且在试验中可以采用较高的碰撞速度，但该试验结果的可靠性相比采用全尺寸目标的快速滑轨试验要差很多。
　　
　　研究人员通过滑轨试验和1／4尺寸轻气炮试验已经证实了直接碰撞导弹潜在的杀伤效能。同时，飞行试验也已经成功地验证了直接碰撞导弹能够完成对战术弹道导弹(TBM)的直接碰撞杀伤。图1示出的是直接碰撞式导弹的飞行试验和滑轨试验中的直接碰撞效果。但是，研究人员通过滑轨试验和1／4规模轻气炮试验发现，直接碰撞式导弹只有撞击目标最佳瞄准点附近区域，才能对目标产生较大的杀伤效果。研究人员称，直接碰撞就像是打保龄球，如果你没能准确击中合理的位置则大多数瓶还早不能被击倒，通过分析直接撞击杀伤对TBM的毁伤效应，研究人员发现，直接碰撞式导弹撞击TBM只允许有厘米量级的制导误差否则，导弹对TBM目标的致命毁伤程度会急剧下降。另外，研究人员还发现，如果直接碰撞式导弹碰撞到目标的最佳位置，但是导弹和目标的相对速度较低，则TBM仍会有大量的子弹药存留且继续飞行。即如果携带有子弹药的TBM以较低的速度飞行，即便直接碰撞导弹能够命中最佳攻击点，也不能达到实际的杀伤需要。
　　
　　同时，还有一个影响直接碰撞导弹杀伤效果的因素——弹道导弹的突防能力正不断提高，而且这些突防措施很容易实施能很容易地使直接碰撞式导弹错过目标。其中最简单的措施就是改变弹道导弹有效载荷的位置，从而有效降低直接碰撞杀伤导弹的杀伤效能。另外弹道导弹还有两种有效的突防手段，即机动和碎片。所谓机动，就是弹道导弹可以通过某些机动方式改变飞行轨道以规避来袭的直接碰撞导弹：而所谓碎片问题则是美国军方在海湾战争中意外发现的，即碎片会导致导弹在拦截过程中必须对所有的碎片和战斗部进行区分，这样很容易造成直接碰撞导弹不能击中目标的要害部位。

　　综上所述，动能拦截器不可能每次都击中目标的最佳位置，且弹道导弹的突防能力也在不断提升，雷达跟踪目标时也有可能在距离探测、跟踪精度等方面出现错误，而动能拦截器在瞄准点的判断制导和反应时间以及机动等方面也会出现偏差。针对这些问题，美国研究人员正在考虑将直接碰撞式导弹与杀伤增强装置(LED)有效结合，以最大化地提高系统对抗弹道导弹的杀伤能力。杀伤增强装置的设计与研究。
　　
　　事实上，美国的研究人员一直在从事将动能拦截器与LED结合使用的研究工作。1980年前后美国着手进行的高层寻的拦截器就带有非定向?腖ED，它会在拦截目标前几秒钟展开，如图4所示，该LED带有36个长臂，每个臂上又装载3根短棒，拦截器携带该LED的目的是扩大其杀伤半径，但最终证明其拦截弹道导弹子弹药的能力不足，同时又增加了系统的质量。这说明，在设计LED时，必须充分考虑LED是与动能拦截器共同工作的。由于动能拦截器的质量受到限制，且动能拦截器的设计不能有较大的改动，因此必须要充分考虑LED的尺寸和安装在现有动能拦截器上的可行性。另外，在动能拦截器尚未拦截目标前，如果LED带有大量的爆炸物，则有可能对动能拦截器自身造成破坏，因此LED仅能携带最少量的爆炸物或不携带爆炸物，以确保动能拦截器在最终碰撞目标前不会受到任何损害。

　　因为没有在动能拦截器上特意设计战斗部的位置，因此LED必须是小型的且仅带有少量装药、很显然，动能拦截器的重心和整个动能拦截器的质量在飞行最终阶段都是至关重要的，这些因素在整个动能拦截器和LED的设计中都要充分考虑。现有动能拦截器上有两个位置可以装载LED，分别是拦截器的前部和后部。如果LED被插入图5中小型杀伤器(SKV)的A部位，则可能仅仅被设计为非定向概念。然而，如果LED被插入图5中小型杀伤器和大型杀伤器的B部位，则可以被设计为定向或非定向两种模式。
　　
　　
　　几种杀伤增强装置的设计方案
　　
　　非定向环形杀伤增强装置

　　非定向环形LED的设计机理能够应用于小型杀伤器。这种方案是在SKV的外侧安装射弹(棒或破片)，射弹被抛撒后，在飞行器的周围形成一个环形。射弹被放置在低密度的金属薄片上，薄片的另一面放置一层薄薄的炸药或低能量的发射药。因为发射药在较短的时间内释放的能量比较小，采用低能量的发射药抛撒射弹的时间相对采用炸药抛撒射弹所用的时间要长。另外，在SKV和炸药层之间要插入泡沫缓冲，以避免射弹加速时对SKV产生影响。此类LED具体构造如图6所示。
　　
　　定向杀伤增强装嚣
　　
　　定向LED战斗部安装在动能拦截器的后部，是一种能够按比例缩放的LED。这种LED采用较短的棒，这样LED就不会占用动能拦截器大量的空间。一般棒的长度大约为0.61～0.91米长。如果动能拦截器能够杀伤前面的子弹药，而LED能够杀伤到后面的子弹药，就可以实现预期的高杀伤概率。定向LED具体的构造可见图7所示。

后部发射杀伤增强装置
　　
　　后部发射LED安装在动能拦截器的后部，具有定向和非定向的两种模式，具体的构造如图8所示。这种LED在安装时采用枢轴机理，战斗部面板能够旋转并定向。另外这种定向LED还采用了许多膨胀装置，每个膨胀装置都分别带有一个小型的气体发生系统。动能拦截器上的制导和控制系统能够确定哪个膨胀装置需要进行膨胀，当膨胀装置膨胀时战斗部结合处的枢轴能够使战斗部定向。战斗部则安装在一个连接动能拦截器的球状物上以帮助它旋转。有关这种LED的构造细节如图9所示。

　　在小脱靶量的需求下，LED能够将其所有的破片指向目标方向。在动能拦截器能够实现与目标的直接碰撞条件下，可以采用该种LED的非定向抛撒模式，破片在动能拦截器的启部形成破片云层，如图10所示。该LEE还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胀和枢轴装置，而是直接固定在动能拦截器的后部，这种模式从某种角度上看更具有优势，因为它的质量和体积都较小。在动能拦截器和LED中间装有泡沫和护板，采用这种模式的LED带有很少的装药层，以非常低的速度抛撤破片，具体结构见图所示11所示。
　　
　　扩展聚焦杀伤增强装置

　　该LED可被安置在动能拦截器的前部或后部。LED包括几个部分，每个部分中间都采用了活动的铰链结构进行链接，可以使LED部分向外扩展，将LED所有部分的破片都定向到目标方向。该LED包括很薄的炸药层，并且在炸药层上还填塞了泡沫材料用于防止爆炸可能对动能拦截器产生的破坏，LED采用小型推进器来展开各部分，起爆炸药后，展开的破片都指向目标，具体的构造如图12所示。

　　这种LED是高度定向的，破片的峰值速度的高低设计有赖于导弹的拦截和目标的杀伤需求。图12所示的是采用74个不同部分构造的LED，在实际设计中LED可以采用更少或更多的部分，每个部分之间都采用铰链进行连接。这种概念的LED也可以装载在动能拦截器的后部，降低爆炸对动能拦截器结构的潜在影响，其缺陷是会增加整个动能拦截器的长度，如图13所示。
　　
　　内爆型杀伤增强装置
　　
　　这种新型的内爆LED由4个独立的战斗部组成，通过抛撒这4个部分，从4个不同的方向攻击目标。图14示出了这种LED的构造。在拦截目标前，每个战斗部分会被抛射，前视引信给每个战斗部提供时间信号，以命令炸药起爆。图15所示的为LED作战的情况。这种概念的LED也能够被安装在动能拦截器的后部，工作方式与安装在前部是完全相同的，只是在设计上更加灵活，可以使用更多的破片和炸药。图16示出的是安装在后部的LED的两种不同的结构设计。

　　该种LED带有4个小型战斗部可装载在动能拦截器的后部，每个战斗部都装有小型的可伸缩臂，在动能拦截器飞行的最后阶段伸缩臂展开，扩展了战斗部的杀伤区域。具体结构如图17所示。这些小型战斗部在动能拦截器碰撞前起爆，战斗部破片可提高整个动能拦截器的杀伤能力。战斗部破片的速度远大于动能拦截器的速度，因此在动能拦截器与目标碰撞之前，战斗部破片预先对目标进行毁伤，削弱了目标的结构，具体的杀伤机理如图18所示。
　　
　　固定臂杀伤增强装置
　　
　　这是一种较为简单的LED方案，是在动能拦截器上装载固定的可伸缩臂，且臂上还带有棒。这种方法能被应用于小型动能拦截器，在动能拦截器与目标碰撞出现稍许偏差时，扩展其相对目标的直径，提高杀伤效果。这种LED方案不需要使用炸药，在飞行初期臂被折叠装载在动能拦截器上，在飞行末段展开。这种LED的设计概念见图19所示。
　　
　　旋转式杀伤增强装置
　　
　　此种LED带有旋转杆式战斗部，能够被安装在动能拦截器的后部，不会对原有动能。
　　
　　拦截器的作战造成影棒被放置在一个柱破片形装置中，使用小型推进装置转动柱形装置以使其能够达到?枰?乃俣龋?粼谧詈蠼锥问头拧＞咛宓慕峁谷缤?20所示。该LED能够在目标的路径上形成大片的穿透物，能以极快的速度与目标碰撞，目标的毁伤情况与弹头的类型和倾斜角度有关，而棒的抛射速度则与战斗部的旋转速度直接相关，战斗部装置旋转越快棒的抛射速度也就越快。

　　多年来，美国一直致力于探讨研究防空反导的新途径，从目前的发展来看，美国新一代的防空反导系统中大多采用的是纯直接碰撞杀伤方式，仅有PAC-3导弹的动能拦截器上采用了杀伤增强装置，而且安装的杀伤增强装置也尚未用于拦截弹道导弹，而是用于拦截巡航导弹或飞机等吸气式目标。美国研究人员始终对采用纯直接碰撞技术的动能拦截器拦截弹道导弹的能力持有一定的怀疑态度，并一直试图将动能拦截器和杀伤增强装置有效结合，以进一步提高系统拦截弹道导弹的能力，这种直接碰撞杀伤领域的前沿技术虽然尚未用于实际的武器装备，但是已经为防空反导提供了新的发展思路。