[返回网际谈兵首页]·[所有跟帖]·[ 回复本帖 ] ·[热门原创] ·[繁體閱讀]·[版主管理]
055+鹰击21D重塑制海权
送交者: bell2020[☆★★声望品衔11★★☆] 于 2024-03-10 15:16 已读 1266 次 1 赞  

bell2020的个人频道

055驱逐舰+鹰击21D是当前中国海军破击美国航母战斗群的利剑,也是争夺远洋制海权的关键。


作为一个既古老又现代的课题,制海权的内涵随着海战实践不断丰富发展。美国海权学派奠基人马汉通过对风帆舰队时代、蒸汽铁甲舰队时代的欧洲海战历史的分析,得出了通过海上决战才能夺取制海权的结论。


以往海战中,交战双方面临主要威胁均为对方水面舰艇兵力,制海权争夺主要在海洋平面进行,舰炮是双方作战主要武器。马汉是“大舰巨炮”至上主义者,他认为海军拥有大舰巨炮对于赢得制海权具有决定性作用。受马汉鼓动,西方列强于19世纪末20世纪初纷纷加入海军军备竞赛,企图通过建造优势吨位数量的军舰压制对方。这一阶段,以大口径火炮和厚重装甲防护为标志的蒸汽铁甲战列舰被列强竞相追捧。第一次世界大战时期的日德兰海战、第二次世界大战时期的大西洋海战、太平洋海战等,也都是舰队“海上决战”。


就在战列舰大行其道的辉煌时刻,航母横空出世改变了“海上决战”的兵力构成,制海权争夺开始呈现立体化态势。太平洋海战中,美日首次大规模运用航母编队争夺太平洋控制权。冷战期间美苏两极争霸,双方建设海军舰队的基本构想仍然是能够执行远洋舰队决战任务。至今为止,航母已经成为制海权作战的绝对主角。


毫无疑问,美军航母战斗群有令人生畏的打击力量。以“尼米兹”级核动力航母为例,其可配备25架F/A-18E/F战斗机,25架F-35C舰载战斗机,4~5架EA-18G电子战机和4架E-2D预警机。30年前,美国只要动用1艘航母,就能在中国沿岸耀武扬威而不会有任何危机感。


但是随着各种导弹逐步运用于海战,海上作战面貌发生了极大的变化。导弹具有远距离非接触高精度打击的明显优势,而且发射平台日趋多样化,既可以装载于各类舰艇进行由海对海打击,也可以装载于作战飞机实现由空对海打击,甚至濒海陆岸兵力完全可以对距岸上千公里的海域实现有效拒止,达成“以陆制海”效果。


经过三十年“反介入/区域拒止”的发展,中国部署了大量弹道反舰导弹,再加上强大的现代海空军,已经在1800公里的近海取得了巨大的主场优势,美国海军将面临在重大冲突时被挫败的危险。所以现在美国海军在西太平洋的军事演习中,都是动用3~5个航母战斗群才略有信心应对中国全方位、多领域的挑战。


如果中美进行远洋“海上决战”,解放军的“以陆制海”将无法发挥作用,中国海军的“以空制海”暂时无法抗衡美国海军,但在天基侦察体系支援下,055驱逐舰+鹰击21D的“以天制海”却可以让解放军获得巨大的非对称优势。在这种非对称优势下,追求绝对制海权已不是必然要求,破击体系成为基本作战指导。与歼灭战相比,通过精确打击瘫痪对方作战体系获得局部的、相对优势的制海权不仅同样能够保障战局顺利进行,而且成本代价更低,更利于控制战局。
在远洋“海上决战”中,最最最关键的就是获知对方的位置,而暴露位置,就等于死了一半。在二战的中途岛海战中,无论日本还是美国,航母战斗群最重要的任务,就是释放侦察机四处侦察敌人位置,发现后派战斗机前去轰炸。毫无疑问,要在茫茫大海中发现看似庞大的航母战斗群绝非易事。


比如1982年“北太平洋82”演习中,美军的“企业”号和“中途岛”号两个航母战斗群,在严格的无线电静默、高速机动以及精巧的航线选择之下,穿过宗谷海峡,虽然在距离库页岛200海里处为了搜寻意外落水水兵打开过UHF通信,但是苏军一直没有发现美国航母。抵达堪察加半岛附近演习海域后,两艘航母对苏军彼得巴罗夫斯克核潜艇基地发动多次镜像打击。苏军在第四天才发现“企业”号航母,随后苏军的模拟攻击均被F14拦截。演习持续一星期,直到演习结束两艘航母汇合时,苏军才知道“中途岛”号航母的存在。


这表明即使在冷战时期的高压状态下,苏联即使有能力对美国航母编队发起毁灭性的打击,也经常要为无法及时探测到美国航母感到烦恼,甚至陷入困境。在冷战时期的七十年代与八十年代早期,苏联构筑了以水面舰艇突击群+水下潜艇狼群+轰炸机群突击的反舰打击体系,但这套体系以现今的眼光来看显得十分脆弱,例如过于依赖图16PM的电子侦查系统+图95RT的目标指示系统侦查与火控导引,一旦图16和图95遭到强力威胁,比如F-14+AIM54的远程舰载反轰炸机的组合,苏联的这套反舰体系将处处受到制约。


而在八十年代后期投入使用的“神话"卫星侦查系统也由于技术限制,其根本没有精确的光学搜索与雷达搜索成像能力,只是进行原始的被动雷达测向,苏联对美国舰队的天基侦查能力十分有限。
而中国在2010年部署陆基东风21D反舰弹道导弹后,相应的天基侦查手段也逐渐到位。2010年到2014年,我国发射了遥感9号,16号,17号,20号,25号共五组海洋电子监听卫星,每三星一组,相隔100公里,运行于1100公里高的倾角63度的圆形轨道上。


因为自冷战时,美国就一直在开发并改进反无线电侦听技术,所以还需要光学卫星的辅助。2009至2015年,我国发射了遥感8号,15号,19号,22号,27号共五颗光学海洋监视卫星,飞行在约1200公里高的太阳同步轨道上。这些光学监视和电子监听卫星加在一起,保证了我国绝大部分时候对西太平洋能做到2小时频率的情报更新,精度和更新速度足以支持反舰弹道导弹的使用。


考虑到恶劣天气,美军的无线电欺骗和电磁静默,航母编队可选择避开卫星侦察的航线,还有反卫星武器可对低轨卫星的打击,我国必然需要建立多层次多模式的全球海洋监视卫星网。
我国在2022年完成高分三号合成孔径雷达卫星的三星组网,支持C频段多极化,最高分辨率达到1米,最大成像幅宽达到650公里,特别是动目标检测和洋流测量模式可以实现高精度运动目标检测和海洋流场测量,是国际上综合性能最高的C波段合成孔径雷达卫星。


我国还发射了光学小卫星群“吉林一号”系列,截至2023年8月,吉林一号共发射了26次,在轨卫星数量131颗,可对全球任意地点实现每天35~37次重访,2030年计划完成138颗卫星的组网,更新频率降到10分钟,对全球海洋的监视密度首次超过美军。其中的内蒙古一号卫星是国际上幅宽最大的亚米级光学遥感卫星,成像幅宽大于150公里,全色分辨率0.5米,多光谱分辨率2米。这些卫星有很多都是几十千克级别的小卫星,成本甚至比反卫星导弹还低,即使美军不计工本把它们打下来,我军使用基于东风31研发的快舟快速反应火箭,可以迅速而廉价地补充战损。同时这些卫星还搭载红外成像仪,因此夜间也能侦查。


低轨道卫星有重访时间的问题,地球同步轨道卫星则可以实现持久性监视。从2015年开始,中国发射了3颗地球同步轨道光学卫星,分别是高分4号、高分13号和高分13 02号,面阵凝视方式成像,最高分辨率为15米,是目前世界上空间分辨率最高、幅宽最大的地球同步轨道遥感卫星。


2023年12月15日,采用整流罩加长50%的长征5号运载火箭,中国向地球静止轨道发射了“遥感41”卫星,其初始转移轨道近/远地点为176 /35812公里、轨道倾角19.5度,成像镜头直径达到了4.03米,是最大单片镜头的太空望远镜,其光学分辨率接近2.5米。


除了这些光学遥感卫星外,中国还在地球同步轨道上运行着一颗"陆地探索4"合成孔径雷达卫星,该卫星于2023年8月发射,是全球最大的合成孔径雷达观测卫星,也是世界上唯一一颗带有合成孔径雷达有效载荷的地球同步轨道卫星,其分辨率为20米。 6park.com

未来几年,中国将计划使用“量子成像系统”卫星来实现地球静止轨道1至2米的分辨率。考虑到中国从50米的GEO分辨率到2.5米,只用了不到8年的时间,毫无疑问中国迟早会实现这一目标。


航母长达几百米,其航行尾流绵延达几万米,航母舰队铺开方圆几百公里,全球满打满算一共只有十几支航母舰队,中国已经可以毫不费力的全天候、持久性和近实时的探测和跟踪美国和盟国海军部队,不仅是舰船,还包括战斗机和轰炸机等舰载武器。此外虽然隐形技术可以帮助飞机躲避雷达探测,但隐形战机在光学传感器面前无处可藏。同时将来自不同卫星的数据与训练有素的人工智能算法进行配对,哪怕是弱人工智能也会自动并加速识别解放军感兴趣的物体。比如美澳两国组织的有史以来规模最大的联合军演“护身军刀2023”,期间中国累计调动了超过300颗卫星,对包括悉尼港在内的整个演习区域进行了3000多次侦察。所以毫不夸张的讲,美军航母在母港就已经被解放军跟踪锁定了。


在鹰击21D出现以前,苏联的P700花岗岩反舰导弹堪称最强超音速舰载反舰导弹,其射程为550公里,能在美军航母编队防御边缘发射,其气动外形更像战机,有两片大后掠翼和两片后掠尾翼。该导弹由两台固体火箭助推器发射升空,采用短寿命涡喷发动机推进,发射重量高达7吨,长达10米,巡航速度为1.6马赫,末端飞行速度2.5马赫,堪称航母杀手。


远射程的另一个技术难题是制导方式,除了依赖脆弱的图16PM的电子侦查系统+图95RT的目标指示系统,还可以通过”神话“卫星的被动雷达进行测向,从而给P700进行粗略的航母位置指示,然后通过匪夷所思的领航弹引导模式进行中段制导,即齐射多枚P700,P700有多频段双向弹间数据链,其中一枚导弹飞在高空,便于弹载雷达发现目标,然后可以发送目标坐标给其他低空突防的导弹。如果高空弹被击落,其中一枚低空弹则爬高补位,成为新的领航弹。


由于花岗岩明显的红外特征和巨大体积带来的雷达反射面积十分不利于隐蔽,非饱和攻击不能突防,对于一个处于战斗状态的美军航母战斗群,苏军论证需要80到100枚导弹才能有效突防,要保证摧毁需要更多导弹。苏联倾其所能最终也才发展出5个以重型超音速反舰导弹为核心的反航母战斗群,而美国当时仅现役大型航母就有15艘。花岗岩反舰导弹极差的平台通用性、极弱的单弹突防能力,以及极为脆弱的体系支撑,导致了巨大的数量需求,因此是极为失败的反舰导弹。
苏联也展开过反舰弹道导弹的探索工作。P27K反舰弹道导弹采用中段数据链修正+末端被动电磁信号引导的方式攻击,装载一枚热核弹头。P27K在外太空飞行段展开被动测向天线,侦测美军舰船无线电信号后调整自己飞行轨道,尽量让再入落点靠近目标,重返大气层后是惯性下落,没有末端制导能力,最后引爆核弹头进行打击。圆概率误差2500米,只能使用核弹头来弥补精度的不足。其装载的100万吨核弹头空中爆炸时,对标准排水量3~5万吨中型航母的破坏半径是2.7公里,水面爆炸则是1.9公里,要摧毁航母群,需要发射至少6~10枚才能起作用。这使得苏联人对花费了大量时间精力和经费研制出的反舰弹道导弹充满了怀疑。


显然,远程反舰导弹要击中美军航母,必须具备无以伦比的目标侦察、动态跟踪和末端制导能力,是庞大复杂的体系作战。而在世界的东方,中国的军事力量出现了井喷式的发展。在走向深蓝的同时,也积极构建高超音速反舰弹道导弹和先进传感器网络为核心的反介入/区域拒止体系。鉴于美国海军仍然掌握着全球远洋海权,与航母相比,中国的055驱逐舰信号特征较弱而自卫能力更强,能够沿着主威胁轴靠前部署,逼近到距离美军航母1500公里左右,进入鹰击21D的有效射程,大大超过了航母舰载机的作战半径。即使美军MQ-25已经服役,但舰载无人加油机的储油量极为有限,每个舰载机联队仅配备个位数的无人加油机,且其很大一部分任务时间要用于支持排队等待着舰的飞机,因此并不能根本性地改善美国海军舰载战斗机的作战半径。


鹰击21D弹头采用双锥体+十字型三角尾翼气动舵+燃气舵的小静稳定度设计,全程6马赫、末端突防速度高达10马赫。我们知道,如果在传统锥体弹头上安装气动舵,就会面临高速下阻力过大与动压控制的问题,而双锥体结构弹头则可以形成一道激波,让气动舵躲在激波后方,从而大幅度降低高速下的弹头阻力,通过调节舵面动压,让高速再入的弹头在大气层内进行精确控制姿态和速度成为可能,可获得25~30度的大攻角以及优秀的俯仰和滚转控制能力,在来流10马赫时仍然可获得1.5以上的升阻比,拥有不错的高速控制机动性能。当然还是需要攻克气动舵的超高速状态下气流加热问题,在舵面偏转时,由于舵面突出边界层,出现分离激波,以及气流进入缝隙等现象,舵面和缝隙部位承受的气动加热和压力非常之大,需要采取针对性措施对其进行改进。


鹰击21D发射后,美国至少有2颗大椭圆轨道预警卫星、9颗空间跟踪与监视卫星、3颗同步轨道预警卫星提供弹道导弹预警。收到预警卫星的预警后,装备宙斯盾最新基线10战斗系统的阿利伯克驱逐舰的AN/SPY-6,即AMDR雷达可以在900公里外发现鹰击21D。宙斯盾基线10具有更强的抗饱和攻击能力,其中AMDR是世界上第一部具备一体化防空反导能力的舰载双波段多功能有源相控阵雷达。在进行反导任务时,宙斯盾战情中心将把系统任务构型设定为反导模式或防空反导一体化模式,弹道导弹信号处理器将设定宙斯盾主雷达对弹道导弹进行搜索。基线10系统把弹道导弹防御能力升级至BMD 6.0版本,并应用先进防空/反导任务规划器,采用AMDR雷达,大幅度提高系统探测距离和精度,能够满足应对大批量、更加复杂的弹道导弹突发袭击的作战需求。此外,基线10首次具备了应用标准6导弹进行弹道导弹末段拦截的能力。


宙斯盾首先引导标准3导弹升空拦截。标准3导弹的第一级固体火箭发动机MK-72将点火发射,接收来自发射舰的中继制导指令,并由弹载自动飞行控制仪结合GPS/INS系统生成飞行控制指令进行航路修正。标准3的核心部件是“轻型大气层外动能拦截弹头”也就是LEAP!其头部装有一个前视红外传感器用以定位目标。其尾部还装一个推力变轨控制系统。靠自身的高速产生的强大动能以直接撞击方式摧毁目标,动能弹头的撞击动能至少为1.3亿焦耳,被其击中就相当于被一辆以600英里每小时速度行驶的10吨重量的大卡车正面撞击!


但是鹰击21D由于采用机动变轨技术,标准3的LEAP弹头对鹰击21D的飞行轨迹预测误差将大幅度增加。另外标准3的跟踪距离只有250公里,这个距离已经是鹰击21D重返大气层15秒后。所以单价接近2000万美金的标准3导弹几乎是无效的,除非阿利伯克驱逐舰大幅度前置于航母部署,否则来不及在大气层外拦截鹰击21D。不过这样一来,阿利伯克驱逐舰又会成为鹰击21D的首要打击目标。
此时鹰击21D弹头已经飞至距离航母直线距离220公里、高度90公里的位置。弹头结束高空制导段,进入黑障飞行阶段,等离子体会保护弹头不被雷达发现到50公里的高度。但是鹰击21D可以克服黑障,与“天链”地球同步轨道通信中继卫星实现双向数据链,并以空气舵来调整弹道。其弹头前端喷出含有亲电物质的液体或气体作为“出汗剂”,可以降低等离子体鞘的温度和电子密度。通过Ka波段进行通信,这个波段的电磁波超出了黑障的吸收截止频率,并且能够形成更集中的波束,可以穿透等离子体屏障。


鹰击21D俯冲至30公里高度,美军将发射标准6导弹,标准6是美国雷神公司研发的新一代多用途导弹,配备了AIM-120空对空导弹的主动雷达导引头,最大射程高达400公里,但是只能对30公里高度下的飞机和导弹进行拦截。这款导弹最大的假想敌是东风21D或者鹰击21D,但是考虑到鹰击21D末端飞行速度要比标准6高得多,同时还具备末端动力和机动能力,因此标准6防空导弹能否成功拦截非常值得怀疑。新的标准6 Block 1B已经在研发当中,美军声称其能达到高超声速。


鹰击21D飞行的12分钟里,以全速航行的航母战斗群已经驶出最初定位的位置10.8千米,加上最初的定位误差及导弹制导误差,误差共有15~42公里,刚好处于弹头末端雷达导引头25~40公里搜索半径之内。鹰击21D突破了透波罩严酷烧蚀引发的末端制导“致盲”瓶颈,通过弹头锥形减速/烧蚀面旋转协同控制技术,从而能够实现高超声速、高动态再入环境下的合成孔径成像雷达制导。
要击中航母,导弹的末端制导必须实现圆概率误差10米级别,必须采用抗干扰、高精度的主动雷达和红外成像复合制导。对于几乎是从航母正上方冲下来的弹头机载雷达来说,航母甲板、以及甲板和舰岛之间角反射器效应带来的信号特征极其强烈,RCS高达几万到几十万平方米级别。 在红外探测方面,将红外导引头的光学窗口开在弹头侧面,避开加热最猛烈的弹头尖端,同时通过拉瓦尔微喷管喷射3马赫高速冷气,形成气冷膜,导弹表面即便是一两千度高温也可以实现红外探测和图像匹配制导。


在高度20公里的位置,弹头将通过小型火箭发动机进行加速冲刺,以10马赫的速度开始垂直俯冲,并通过燃气舵和空气舵进行不规则的摆动突防。这时美军的驱逐舰还有机会以每秒一枚的速度发射12枚标准2防空导弹拦截,不过鹰击21D弹头的速度是标准2防空导弹的3倍,而且标准2采用气动舵控制,机动性也远远跟不上鹰击弹头的燃气舵。


美军航母战斗群还有一道无形的电子战防线,宙斯盾基线10系统应用了SEWIP BLOCK 3新型电子战系统,采用了功能更强的宽带数字接收机,对舰艇的电子战能力进行了革命性的升级,可干扰反舰导弹的攻击,历经数十年的服役,被证实可靠度极高,平均失效间隔高达80000小时。可以主动发射干扰波束,使得反舰导弹导引头无法工作而坠海,同时主动制造假信号特征,并迅速将假信号特征转移到主动干扰弹上,诱骗反舰导弹飞离目标。但是,美军舰载电子战系统部署于舷侧,假想敌是掠海攻击的反舰导弹,对于垂直俯冲的复合制导的鹰击21D几乎是无效的。


如果拦截失败,“拉姆”近程防空导弹和密集阵还能最后一搏。如果也拦截失败,那么重800公斤的鹰击战斗部就会立即击沉美军航母。
但双锥体弹头导弹的弹道还是比较传统,弹头在大气层的升力有限,在攻击末端20-50公里高度,大气稀薄限制了弹翼机动能力,面对最新宙斯盾基线10战斗系统,将会被一定概率拦截。于是世界第一个严格意义的乘波体高超音速弹道导弹东风17横空出世,据推测其末端速度高达15马赫,在10分钟内就能打击2500公里范围内的任何目标。


乘波体利用激波压力来提高飞行器升阻比。飞行器扁平的上表面空气顺利通过,不会产生激波。而在下表面的尖劈则形成激波。由于气体从激波前到激波后被压缩,使得激波后的压强更大。这样下方的激波便为飞行器提供了升力,提高了飞行器的升阻比。因为是通过“骑乘”在自身飞行产生的激波上来获得升力,所以得名为“乘波体”。现代乘波体一般采用锥导乘波体,根据不同条件推导出的锥导乘波体有多种不同的外形,本质都是把激波包裹在下表面,最大化利用激波升力。


东风17弹头表面有两个角度,弹头前部更钝,这样钝头前缘产生的脱体激波可以让灼热的空气稍微远离头部,头部白色区域是耐高温的烧蚀材料。弹头特别的形状也可以让升力中心在不同马赫数下都处在重心后面,以提高稳定性。东风17的气动舵为典型的高超音速翼型,截面呈楔形。高超音速飞行时,超过7马赫后,薄菱形翼型的升力系数/攻角曲线有大幅的下降,操控效率大大降低,而楔形翼型不会有这个问题,有数倍于薄翼型的操控效率。


相对于双锥体弹头,东风17的滑翔弹头能提供足够的升力,其在发射后不久便可立即再入大气飞行,并利用产生的升力,在大气层上“打水飘”前行。换言之滑翔导弹在飞行时的轨道高度要低很多,地球曲率严重限制了地基或舰载雷达对低空物体的探测距离,形成雷达盲区,故雷达检测到东风17的时间要远晚于传统弹道导弹,自然留给拦截的时间也就更少。双锥体弹头在空气稠密的末端才能进行机动,而乘波体弹头在助推分离后便可开始机动,通过横向大范围机动来掩盖真正的打击目标,让敌方产生误判难以防御。


不过东风17长度为10~11米、弹径约为1.2米,比055驱逐舰的垂发尺寸0.85米要大。如果把射程控制在1000公里左右,则可以通过缩小尺寸来上舰。完全版的高超音速反舰导弹鹰击17D附体于055驱逐舰之时,将有可能彻底重塑远洋海战格局,并重新定义制海权。055将无限拔高驱逐舰对航母战斗群的威胁程度,足够数量的055配合有限的航母将是美国海军的重大威胁。


随着战争形态向信息化智能化加速演变,制海权斗争在地位作用、获取途径、主战兵力、争夺空间以及作战方式等方面,与马汉所描述的制海权斗争景象相比已发生了天翻地覆的变化。中国海军继续发展包括航母在内的大型海上作战平台的同时,也基于体系作战要求,按照“海洋平台+”的理念,组建“航母打击群”“两栖远征群”“驱护舰作战群”以及“无人作战群”等兵力模块,力求通过灵活多样、高效可靠的主战兵力兵器运用,按照“全域制海+”思路,形成“以空制海”“以陆制海”“以天制海”,在多层次多方向对敌方海上兵力实施综合打击,获得海上作战主动权。

喜欢bell2020朋友的这个贴子的话, 请点这里投票,“赞”助支持!
[举报反馈]·[ bell2020的个人频道 ]·[-->>参与评论回复]·[用户前期主贴]·[手机扫描浏览分享]·[返回网际谈兵首页]
帖子内容是网友自行贴上分享,如果您认为其中内容违规或者侵犯了您的权益,请与我们联系,我们核实后会第一时间删除。

所有跟帖:        ( 主贴楼主有权删除不文明回复,拉黑不受欢迎的用户 )


    用户名:密码:[--注册ID--]

    标 题:

    粗体 斜体 下划线 居中 插入图片插入图片 插入Flash插入Flash动画


         图片上传  Youtube代码器  预览辅助

    打开微信,扫一扫[Scan QR Code]
    进入内容页点击屏幕右上分享按钮

    楼主本栏目热帖推荐:

    >>>>查看更多楼主社区动态...






    [ 留园条例 ] [ 广告服务 ] [ 联系我们 ] [ 个人帐户 ] [ 版主申请 ] [ Contact us ]