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从弹道导弹防御到战场防空—— 以色列国防军构建严密反导防空体系

知远战略与防务研究所  · 公众号  ·  · 2021-05-17 12:26

正文

知远战略与防务研究所 陈啸/编译
自:日本《军事研究》杂志


 【知远导读】近期中东局势剧变,巴以冲突不断升级,以色列的反导防空体系再次吸引了全世界的目光。本文选译自日本《军事研究》杂志2018年的一篇文章,主要对以色列“箭-3”、“箭-2”、“大卫·投石索”、“铁穹”及“铁光束”等5种防空系统的研发背景、历程及性能特点等分别进行了详细分析,认为以色列正在致力于构建组合运用上述5种系统的严密防空网,可有效应对弹道导弹和火箭弹等空中威胁。

自从在1991年的海湾战争中遭受弹道导弹攻击后,以色列开始致力于构建用来应对弹道导弹、飞机、火箭弹、迫击炮弹、甚至是无人机等各种空中威胁的防空网。其中,构成防空网的5种以色列国产拦截系统分别是“箭-3”、“箭-2”、“大卫·投石索”、“铁穹”和“铁光束”。

“箭-3”反导系统

在1991年的海湾战争中曾遭受弹道导弹攻击以及平时经常遭受敌对的哈马斯和真主党武装火箭弹攻击的以色列,正在致力于构建组合运用“箭-3”、“箭-2”、“大卫·投石索”(以色列称“魔杖”)、“铁穹”及“铁光束”等5种防空系统的严密防空网,以应对弹道导弹和火箭弹等空中威胁。

以色列航空工业公司(IAI)作为主承包商研发的“箭-3”反导系统,相当于日本的SM-3 BlockⅡA导弹,并且与SM-3 Block ⅡA同样利用搭载的拦截弹在大气层外拦截弹道导弹。该系统的导弹与下文中的“箭-2”同样使用两级固体燃料火箭发动机。正式的弹体全长没有公布,根据笔者在巴黎航空展上看到的模型,感觉全长比起使用定向破片杀伤弹头的“箭-2”短了许多。该型导弹的准确射程也没有对外公布,在2013年进行的试验中高度曾达到100千米。制导方式为同时利用惯性导航装置(INS)和万向搜索导引头。

不仅限于“箭-3”系统,包括下文中以色列研发的应对空中威胁的武器系统,除“铁光束”高能激光防御系统外,全部由美国政府提供资金援助。此外,美国企业还作为合作伙伴参与研发,其中参与“箭-3”系统研发的是波音公司。

美国为了控制资金援助金额,向以色列提出了引进SM-3 BlockⅡA和陆基“宙斯盾”系统的方案。但以色列方面表示,对于与日本和美国相比国土面积较小的以色列来说,SM-3 BlockⅡA的射程(2000千米)过大,研发射程短的拦截导弹效费比会更高。以色列以此为理由拒绝了美国的提案,选择研发“箭-3”反导系统。

以色列坚持自主研发“箭-3”的理由并不仅限于此。SM-3 BlockA一直是由美国和日本联合研发,预计生产也将由日美两国的制造商分担。在美国向以色列提出引进SM-3 BlockⅡA方案的2006-2007年,日本受“武器出口三原则”限制,事实上不可能与美国以外的国家联合研发武器装备。假如以色列要引进SM-3 BlockⅡA,就只能购入成品。

美国并没有提议整合以色列制造的雷达和“宙斯盾”系统,而是提出在与陆基“宙斯盾”系统的组合中引进SM-3 BlockⅡA。自以色列在上世纪80年代曾迫于美国的压力放弃开发国产“狮”式战斗机以后,一直将导弹和雷达定位为国内航空防卫产业的支柱。因此,估计以色列难以接受这一提案。

正如上文所述,以色列在海湾战争中曾遭受伊拉克的弹道导弹攻击,美国以应以色列要求的形式,在以色列部署了“爱国者”导弹。以色列国防军的战史部长贝尼·米哈尔森上校在题为“海湾战争与以色列的导弹防御”的演讲中提到,当时在以色列部署的“爱国者”系统一直由美国陆军和以色列国防军在联合运用。

以色列正是通过这种联合运用,注意到敌方发射的弹道导弹经常偏离预定航线的情况。SM-3 BlockA的拦截弹凭借侧面辅助推进器在大气层外运动,而“箭-3”的拦截弹使用矢量推力喷管在大气层外运动。此外,SM-3 BlockⅡA的导引头是固定式的,而“箭-3”的导引头是可转向式,依靠矢量推力喷管和可转向式导引头,“箭-3”拦截弹能够急剧变更轨道。

“箭-3”的拦截弹采用的矢量推力喷管与SM-3 BlockⅡA采用的侧面辅助推进器相比,存在灵敏度和准确性较低的缺点。但是,以色列根据从海湾战争中得到的教训,设想敌方发射的导弹会偏离预定路线,要求拦截弹要具有较强的轨道修正能力。据说SM-3 BlockⅡA没能满足以色列对作为拦截系统“核心”的拦截弹的性能要求,这也是以色列坚持自主研发“箭-3”系统的理由之一。

“箭-3”系统的研发始于2008年,2015年12月10日成功地进行了包括拉斐尔先进防务系统公司研发的“银麻雀”空射弹道导弹靶弹在内的3个目标的拦截试验。

以色列空军没有公布“箭-3”的配属地,2013年《简氏防务周刊》根据地处耶路撒冷市与阿什杜德市之间的塔尔-沙哈尔空军设施正在进行扩建的情况,推测认为“箭-3”系统将配备于该设施内,此后美国国防部公布的合同证实了这一推测。该设施于2017年1月开始运行,估计配备有4部搭载6枚“箭-3”导弹的发射装置。以色列国防军对此没有明确说明,也有报道称以色列方面正在设想使用“箭-3”系统攻击在低轨道运行的人造卫星。

“箭-2”反导系统

“箭-2”系统负责在50-10千米高度拦截“箭-3”系统未能拦截的弹道导弹。

从上世纪60年代后半期开始,苏联向与其关系友好的埃及、伊拉克和阿拉伯联合酋长国(UAE)等国提供了苏制R-17“飞毛腿B”导弹。埃及在第4次中东战争临近停火前向以色列占领的西奈半岛阿里什港和苏伊士运河的以色列军桥头堡发射了“飞毛腿B”导弹。

此外,朝鲜从埃及得到“飞毛腿B”导弹后,通过逆向分析工程实现了“飞毛腿B”的国产化,并向叙利亚、利比亚和伊朗等国出口了“飞毛腿B”导弹和其改进型“劳动”导弹。由此,以色列处于周边各国的弹道导弹威胁之下。

以色列国防军对这一状况感到了危机感,在上世纪80年代初期要求国内企业研发用于拦截弹道导弹的导弹。基于这一要求,以色列航空工业公司与拉斐尔兵器公司(拉斐尔先进防务系统公司的前身)分别提出了“箭”和AB-10方案。以色列国防军判断认为,以MIM-23“霍克”地对空导弹为基础研发的AB-10不适于拦截弹道导弹,因此选定以色列航空工业公司的“箭”式导弹。以色列政府认为在研发“箭”式导弹时美国提供的技术必不可少,1986年与美国提出联合研发项目,其后于1988年5月同意以“箭”为基础联合研发拦截弹。

与美国合作后,“箭”式导弹的研发速度加快。在同意联合研发2年3个月后的1990年8月实施了首次拦截试验,但此次试验以失败告终。如前文所述,在海湾战争中,以色列不得不请求美国在其国内部署“爱国者”导弹。

据说在海湾战争中,为拦截伊拉克发射的“飞毛腿”和其改进型“侯赛因”导弹,以色列发射了PAC-2导弹,但PAC-2导弹的碎片带来的损害比其拦截对象“飞毛腿”和其改进型“侯赛因”导弹造成的损害还要大。上文中的贝尼·米哈尔森上校表示,其中原因之一是美国陆军在部署“爱国者”导弹部队时没有考虑PAC-2碎片对以色列城市街区造成的损害。不难想象,以色列基于这一战争教训,重新切实感到拥有自己研发的拦截弹的必要性。

但与以色列的愿望相反,“箭”式导弹的研发极为艰难。1991-1994年间进行的8次试验全部以失败告终。1994年6月,以色列终于成功地进行了拦截模拟弹道导弹的试验。

以色列国防军一直要求将利用“箭”式导弹的弹道导弹拦截系统设计成车载式,但当时成功进行拦截试验的“箭”式导弹的全长、直径比现在的“箭-2”大,未能完全满足以色列国防军的要求。为此,国防军要求以色列航空工业公司进行包括将“箭”式导弹小型化、改进导引头等提高性能的措施。进行改进的结果是产生了“箭-2”式导弹。

“箭-2”与“箭-3”同样是使用两级固体燃料火箭发动机的导弹,但与“箭-3”使拦截弹同目标碰撞后破坏目标相反,“箭-2”与PAC-2一样,利用在目标附近爆炸、依靠飞散的碎片破坏目标的定向爆炸破片式弹头。

参与研发的美国企业包括ATK、洛克希德·马丁、雷声和洛克达因公司。其中,ATK公司负责制造火箭发动机的壳体及第一级火箭的喷嘴,洛克希德·马丁公司负责制造主动雷达导引头,雷声公司负责制造红外导引头,洛克达因公司负责制造陶瓷材质的导引头。

“箭-2”导弹全长为7米,直径为0.8米,发射重量为1300千克,拦截半径为90千米,同时采用主动雷达和红外传感器制导方式。系统由6联装导弹发射装置、EL/M-2080“绿松”雷达和射击控制中心构成,整个系统可依靠拖车移动。

EL/M-2080有源相控阵(AESA)雷达由以色列的埃尔塔公司作为主承包商、以色列航空工业公司作为副承包商研发,使用L波段,频带可选择500~1000MHz或1000~2000MHzEL/M-2080的搜索范围为500千米,具有追踪30个速度达300米/秒目标的能力。

此外,埃尔塔公司和以色列航空工业公司研发了将搜索范围扩大到800~900千米的EL/M-2080S“超级绿松”雷达。“箭-2”系统的射击控制中心与以色列国防军在海湾战争后引进的“爱国者”导弹系统具有互换性,可将“箭”式导弹未能拦截的目标弹道数据传送给“爱国者”导弹发射系统,由“爱国者”导弹系统继续进行拦截。

“箭-2”的研发比“箭”式的时间短并且更加顺利,这一方面是因为技术的进步,另外也得益于美国资金援助金额的增加。“箭-2”于1996年8月成功进行了首次拦截试验,后来的拦截试验也取得了良好成绩。因此,以色列国防军制式配备了该导弹系统,于2000年3月14日在以色列空军的帕勒马希姆基地配备了首支运用“箭-2”导弹系统的部队。当时,SM-3PAC-3还没有投入运用,“箭-2”成为最初配备实战部队、专门用来拦截中短程弹道导弹的战区导弹防御拦截系统。

2017年3月17日,“箭-2”系统进行了首次实战运用,但当时并不是应对弹道导弹。叙利亚防空军向以色列空军的战斗机(机种未公布)发射了S-200(SA-5)地空导弹,“箭-2”系统成功将其拦截。为拦截弹道导弹而研发的“箭-2”系统能够用于拦截S-200地空导弹,乍一看会觉得有些奇怪,但以色列空军表示,已掌握S-200的飞行特性,由于其特性与弹道导弹极为相似,所以使用“箭-2”系统进行了拦截。

“箭-2”系统在投入实战部署后仍在进行LINK-16数据链、延长射程等改进,目前正在推进使用新型拦截中心与装甲化发射装置的Block4.1型的部署。此外,以色列国防部2011年4月明确表示,为应对据认为伊朗正在开发的可能搭载核弹头的弹道导弹,以色列方面准备研发Block5规格的“箭-2”系统。Block5除改进搭载于导弹上的传感器和控制中心外,追加了EL/M-2080S“超级绿松”雷达、美国陆军THAAD弹道导弹拦截系统使用的AN/TPY-2 AESA雷达、美国海军“提康德罗加”级巡洋舰与“阿利·伯克”级驱逐舰使用的SPY-1PESA雷达等的目标情报功能。

“大卫·投石索”防空导弹系统

如上文所述,以色列空军在海湾战争后引进了“爱国者”系统,但考虑到“爱国者”系统未必能够满足以色列的要求,一直致力于与美国合作研发新的导弹系统。“大卫·投石索”就是根据这一计划研发的防空导弹系统。

在“大卫·投石索”系统研发的初期阶段,有日本网站曾报道称,“这是专门用于拦截短程弹道导弹和火箭弹的导弹”,给人留下了很深的印象。但是,实际上这种导弹是作为以色列空军运用的“爱国者”与“霍克”两种地空导弹的后继型进行研发的。主承包商拉斐尔公司表示,以色列空军也会将“大卫·投石索”系统用于拦截飞机和巡航导弹等。

“大卫·投石索”系统由使用两级固体燃料火箭发动机的“斯塔纳”导弹和发射装置、埃尔塔公司开发的EL/M-2084 AESA雷达以及射击控制装置构成,最大射程超过160千米。在以色列空军的弹道导弹防御系统中,该系统被定位为拦截“箭-3”、“箭-2”未能拦截目标的“第三支箭”。

“大卫·投石索”系统的末段制导同时利用内置的毫米波雷达与光学传感器,除具备发射后自动修正目标位置情报的功能外,还可以通过数据链手动修正目标位置情报。

“大卫·投石索”系统从2006年开始研发,2012-2015年间进行的拦截试验全部获得成功。2015年12月21日,“大卫·投石索”系统在配备实战部队之前进行的试验中,成功地拦截了短时间内发射的大型远程火箭弹与小型近程火箭弹。以色列空军从2016年第1季度开始配备该系统,2017年4月2日在位于阿什杜德市东侧的哈塔兹尔空军基地举行了入役仪式。

美国的雷声、Orbital ATK和诺斯罗普·格鲁曼公司参加了“大卫·投石索”系统的开发,其中雷声在3家公司中起到了最大作用。雷声公司向波兰提出了以“斯塔纳”导弹为基础的SkyCeptor地空导弹,并成功获得波兰的订单。此外,雷声公司还表示将向美国陆军提出以“斯塔纳”导弹为基础的PAC-3后继型PAAC-4Patriot Advanced Affordable Capability-4)地空导弹方案。

“铁穹”防空系统

正如本文开头所述,以色列频繁遭受哈马斯和真主党武装的火箭弹攻击。2006年以色列入侵黎巴嫩时,真主党向以色列北部发射了约4000枚火箭弹,造成以色列包括33名平民在内的多人丧生。此外,2000-2008年,以色列南部遭受了来自加沙地区的4000枚火箭弹和迫击炮弹的攻击。

为此,以色列国防部向拉斐尔先进防务系统公司发出订单,研发主要用于拦截火箭弹和炮弹等的导弹系统。其结果是产生了“铁穹”防空系统。

“铁穹”系统从2007年开始研发,导弹和系统的试验分别于2008年7月、2009年3月获得成功,拦截火箭弹的试验于2009年7月获得成功。2010年8月,以色列空军编组了首支运用“铁穹”系统的部队。在研发“铁穹”系统时,与“箭”、“大卫·投石索”同样得到了美国的资金援助。以色列国防军在2011年度利用从美国获得的2.05亿美元,在贝尔谢巴市和阿什凯隆的近郊各部署了1支最初的“铁穹”系统实战部队。

“铁穹”系统由被称作“塔米尔”导弹的20联装发射架、“大卫·投石索”系统使用的EL/M-2080 AESA雷达及指挥单元构成。在以色列空军的编制中,1座EL/M-2084雷达与3座20联装发射架组成一个基本单位。EL/M-2084雷达具有探测火炮和迫击炮的机能,可将捕捉到的火炮和迫击炮发射地点情报传送给空军的战机部队,由空军战机迅速对其进行打击。

“铁穹”系统的主要用途是拦截从4千米-70千米距离发射的火箭弹和炮弹等,也可用于拦截飞机、UAV和制导炸弹等。

“塔米尔”为全长3米、直径160毫米、重量90千克的小型导弹,末段制导使用内置的雷达导引头,到达目标后内置的近炸引信引爆弹头摧毁目标。不只是以色列,美国、瑞典等国也在研究开发拦截火箭弹和炮弹的反火箭、火炮及迫击炮系统(Counter-rocket,-artillery and-motor),对于廉价的火箭弹、炮弹等目标,重点一直放在要尽可能降低成本进行拦截。

“铁穹”系统也不例外。拉斐尔公司负责人表示,“为了降低‘塔米尔’导弹的研发成本,极大程度上运用了“德比”(Derby)空空导弹等的技术”。尽管没有明说每枚“塔米尔”导弹的单价,但表示是曾在该公司展位上展出的“德比”导弹单价的“几分之一”(根据2012年彭博的报道,单价为9万美元)。

以色列空军针对1个目标通常发射2枚“塔米尔”导弹进行拦截。虽然“塔米尔”导弹与PAC-2等相比价格低廉,但其运用成本并不低。因此,指挥单元里设置了软件,如果雷达测定的预定弹着点是沙漠等重要程度较低的场所,则自动将其排除在攻击对象之外。

“铁穹”系统于2011年3月开始进行实战部署,2011年4月4日成功拦截了从部署在加沙地区的BM-21多联装火箭发射装置发射的9P132火箭弹。2011年4月9日,以色列国防军宣布成功拦截了7枚火箭弹(型号不明)。为此,以色列政府决定增设4个运用“铁穹”系统的中队。

2012年3月,加沙地区的战斗激化,从加沙地区对以色列国内的攻击激增,以色列国防军宣称3月9-14日成功拦截了56个目标。2012年11月,在加沙地区的战斗激化之际,以色列国防军在推特的正式帐户上发表推文称,4天时间内成功拦截了对方发射的846枚火箭弹中的302枚。

2012年6月13日的《以色列国防》(网络版)报道称,截止2011年年底,“铁穹”系统的拦截成功率为75%,2012年3月为80%,2012年6月达到90%以上。如上文所述,必须注意到在“铁穹”系统的设计中自动将预测弹着点在重要程度较低地点的目标置于攻击对象之外。从以色列政府已经决定将当初预定编成10个运用“铁穹”系统的中队增加到15个,以及以色列国民向法院请愿在与加沙地区的边境线部署“铁穹”系统(最高法院驳回了请愿)等方面来看,可以说“铁穹”系统得到了以色列政府和以色列国民的高度评价。

性能在实战中得到证明后,“铁穹”系统也受到了海外的青睐。2017年11月,多家媒体报道称英国拟引进“铁穹”系统用于福克兰群岛的防空。除英国外,美国、印度和韩国等都对该系统表示出了兴趣。此外,拉斐尔公司表明今后将开发舰载型“铁穹”系统的方针,以满足舰艇对近距防空武器的需求。

“铁光束”(Iron Beam)高能激光拦截系统

“铁穹”虽然是比较经济型的系统,但在用于拦截比火箭弹和炮弹价格更低廉的迫击炮弹及市场上出售的小型UAV时,在费效比方面并不合算。为此,以色列军方开发了利用高功率激光(光纤激光器)拦截火箭弹等的“铁光束”高能激光拦截系统。

每组“铁光束”高能激光拦截系统由2台照射装置和雷达、控制装置、电池构成,通过控制功率,将电池小型化,该系统可收放于ISO标准的集装箱内。

“铁光束”系统可作为独立的系统运用,并可与“箭”、“大卫·投石索”、“铁穹”防空系统的射击控制装置联合运用。担负“铁光束”系统研发的拉斐尔公司表示,通过组合运用“铁光束”系统和这些现有的防空系统,能够构筑更加严密的防空网。

 “铁光束”系统的最大射程超过7千米,功率为5千瓦。与欧美的制造商正在推动研发的同种系统相比,“铁光束”系统的功率虽然较低,但如果是无线遥控飞机、火箭弹等小型目标,运用该系统照射4、5秒即可将其摧毁。在ADEX2017防务展的会场上,展示了“铁光束”系统照射市面上销售的无线遥控飞机数秒后,使其失去平衡坠落的试验动画,以及遭受照射、部分机体被烧焦的无线遥控飞机。

目前,虽然只有以色列国防军采用了“铁光束”系统,但以色列政府和出资开发的美国政府同意出口该系统,拉斐尔先进防务系统公司正在积极推销“铁光束”系统。

(平台编辑:黄潇潇)