美国导弹防御地基雷达的发展现状
本帖最后由 刑天 于 2011-3-11 16:38 编辑



  　可院士，1934年1月出生，内蒙古赤峰人，1995年当选为中国工程院院士，北京理工大学教授、博士生导师。现任北京理工大学学术委员会委员、总装备部科技委兼职委员、国防科工局科技委委员、空军科学技术与人才培养顾问毛院士在雷达体制和杂波抑制方面取得重大的科研成果，先后主持和参加了三十多项重点科研任务，为我国雷达新体制、动目标显示、动目标检测技术等做出了重大贡献。曾获国家发明二等奖一项、三等奖两项、四等奖一项，部级奖多项。 
   
  奥巴马总统上台后，美俄关系期望有所缓解，而欧洲导弹防御系统的建设成为两国调整签署战略核武器条约的重要关注点：欧洲导弹防御系统计划在波兰部署地基拦截弹，在捷克部署导弹防御地基雷达(CBR)。虽然美国一再否认，俄罗斯军方也一直质疑导弹防御地基雷达(GBR)的目标识别能力，但俄罗斯还是坚定地认为建设欧洲导弹防御系统的真实目的不是针对伊朗，而是针对俄罗斯那么，导弹防御地基雷达(CBR)威胁程度到底如何?它在地基导弹防御中起什么作用?为何引起俄罗斯如此重视，成为美俄关系缓解的重要关注点?奥巴马总统缘何最后忍痛割爱，但明确将在其它地方建设。 
  美国导弹防御地基雷达(通常又称为多功能地基雷达)工作在X波段，是集搜索、截获、跟踪、制导、杀伤效果评估等为一体的多功能地基雷达，最重要的功能是目标识别，对付具有各种突防手段的弹道导弹，从弹头目标中识别出真弹头和诱饵，制导拦截弹对真弹头实施攻击导弹防御地基雷达伴随着美国政府导弹防御政策和导弹防御计划的发展而发展从里根总统提出“星球大战”计划，到老布什、克林顿总统的“战区导弹防御计划(TMD)”、“国家导弹防御计划(NMD)”，再到小布什总统的“一体化导弹防御计划(BMD)”，可以说，美国导弹防御地基雷达(GBR)围绕着弹道导弹防御拦截的三个阶段(实际重点是末段高层拦截和中段拦截两个阶段)，已形成两大体制系列四类实用装备。 
  所谓两大体制系列，即小规模大电扫范围体制、大规模小电扫范围体制(电扫即通过模拟或数字移相器而非机械旋转实现波束在空间的扫描)所谓四类实用装备，即用于末段高层拦截的机动式，用于中段拦截的机动前置式、可移动式和相对大型固定式。 
　
　 
  小规模大电扫范围体制GBR 
   
  用于末段高层反导的　THAAD-GBR用于弹道导弹末段高层拦截的THAAD-GBR雷达是X波段固态多功能相控阵雷达，是末段高层防御系统的制导雷达，是反导拦截系统中的一个重要组成部分，承担威胁目标探测与跟踪，威胁分类和来袭战区弹道导弹的落点估计等任务。 
  THAAD-GBIt雷达天线面积小、作战空域大、扫描角度宽、机动性强针对末段高层雷达与弹道导弹相对角度变化大的特点，该雷达设计扫描区域大，雷达两维电扫描范围均为±53°，有报道称可达±60°，但雷达口径小，仅为9 2米2，未用稀疏布阵，天线单元数为25.344个，对0.1米2的目标作用距离约500千米 
  THAAD-GBR雷达从1990年正式提出，1992年开始研制三部系统，包括一部演示验证系统和两部评估系统。其中第一部12 672单元的演示验证系统在1995年8月美国白沙靶场1／41)9站投入运行1995年11月，开始第一部评估系统(72个子阵，25 344个单元)的阵列近场测试，并在1996年4月交付白沙靶场。1996年8月，第二部评估系统交付白沙靶场2005年底-2006年评估系统共参与了三次THAAI全系统试验，后两次成功验证了雷达系统的功能 
  目前美国采用边研制、边试验、边部署的政策，在2007年投产了THAAI-GBR雷达工程研制的定型产品，原计划于2009年部署，实际提前一年部署2008年5月28日，美国陆军在德克萨斯州布利斯堡正式部署了第一个THAAD导弹系统连，美国陆军第32防空和导弹防御司令部第Ⅱ防空炮兵旅第4防空炮兵团阿尔法(AIpha)连初期接收了24枚THAAD拦截导弹、3辆发射车、1部THAAD火控系统和Ⅰ部‘THAAD雷达此外该部队将获得后勤、相关备件等支持 
  前置X波段雷达一可移动式(FBX-T)以种可移动的X波段TIIAAI类型相控阵雷达，它在THAAD雷达基础上增加了信号带宽，由500兆赫兹提升到1吉赫兹，同时改进了软件，从而提高了战略导弹防御系统搜索、侦察和跟踪弹道导弹飞行助推阶段及后助推阶段的能力，通过向C2BMC提供更早期的跟踪信息以完成其它导弹防御系统传感器及武器的部署及作战，扩展了导弹防御系统的作战空间该雷达要求能采用C-130飞机进行运输，具有高机动性 
  FBX-T雷达比THAAD-GBR雷达略大一些，天线面积从9 2米：增至10.2米2，单元数从thaad25 344增至30 464，此外IYR模块脉冲功率已从10瓦升至约16瓦，平均功率3.2瓦，雷达扫描范围大，可用于上升段弹道导弹目标的跟踪 
  FIIX-T计划研制4部，其中第一部前沿部署可移动X波段雷达(FBX-T)位于日本青森县车力空军基地，已经于2006年6月部署，距朝鲜约1 300千米。另外一部部署在高加索地区，其它两部尚未布置，计划在2010年前将其中的部部署在欧洲，2010年后将另外一部部署在东亚。 
  位于日本的FBX-T雷达可在助推段探测跟踪弹道导弹，然后交班给部署在日本海或日本东部太平洋上的“宙斯盾”舰上的SPY-1B雷达，再由谢米亚岛上的“丹麦眼镜蛇”雷达接力交班给艾达克港的海基X波段雷达(SBX)，最后由阿拉斯加的火力单元制导拦截弹进行拦截。如果弹道导弹攻击洛杉矶等中西部地区，则应由加州比尔空军基地升级早期预警雷达(LJEWR)接力，由大福克斯基地拦截弹拦截。 
  该雷达系统电磁辐射的安全距离与THAAD-GBR雷达相当，即便如此，当决定在日本青森县部署时，当地居民就在基地外面进行抗议，对其电磁污染的抗议是其中的一个因素 
   
  大规模小电扫体制GBR 
   
  国家导弹防御计划NMD-GBR美国地基中段防御的XBR是在GBR基础上发展起来的。1995年在GBR演示／验证型成功的条件下，NMI-GBR上马，开始也是做一个相当于验证型的雷达GBR-P，即NMD-GBR样机有源单元数仅为16 896个，比GBR的单元数还少，雷达电扫描范围为±12.5°。目前，GBR-P部署在夸贾林靶场，据称对1米2目标 的作用距离为2 000千米。 
  GBR-P雷达的发展型号为XBR雷达，阵面口径为123米2天线单元数为81 000个，2004年底有一部实战用的XBR部署在阿拉斯加格里利堡军事基地，第二部雷达部署在加州范登堡军事基地。进入21世纪后，美国布什政府放弃了地基中段防御系统，即以前所说的国家导弹防御计划(NMD)，转而发展可以机动部署的海基X波段雷达SBX和可以运输的前沿部署X波段雷达(FBX-T)，可见大雷达的机动性从战略安全性来看仍然是一个重要的考虑因素 
  中段防御的SBX雷达　海基X波段雷达SBX是美国中段反导系统中最重要的一部雷达，其功能是搜索、截获、跟踪、识别和杀伤效果评估。其覆盖范围很广，威力大，而且雷达能放置在一个可移动钻井平台上，可机动部署。系统总重5万吨，其中雷达2 400吨波音公司负责平台研制，用旧平台改造完成的平台花费7.47亿美元雷声公司负责雷达研制，经费8.15亿美元，雷达能以11-13千米／小时速度机动，打小相当于一艘中型航空母舰该雷达局部充填IYR模块，有效口径248米2，实际单元数45 246个。天线可分拆成9块，以利于运输拼装。据称，雷达作用距离可达4 000千米。 
  地基中段反导雷达要求的作用距离远、波束窄(0.14°左右)，大部分雷达采用大间距布阵，雷达的扫描角窄。目前美国部署的中段反导雷达主要为SBX雷达，雷达母港是阿留申岛最南端的艾达克港。而GBR-P部署在夸贾林靶场。原计划GBR-P雷达将转移至欧洲捷克，代号为EMR雷达，天线阵元将达到22 000个，但如前所述，奥巴马总统目前已放弃该部署计划。 
  在论证XBR雷达的时候，美国对安全性进行了详细分析，要求对雷达周围的空域实施控制，它可确保雷达主波束不照射飞机。为确保机载电爆装置不受栅瓣或旁瓣的威胁，将建立地上5千米、空中8千米的控制区，在50千米内飞机不会受到主波束的照射。 

   
  美国GBR发展的启示 
   
  目标识别是重点，也是难点突防和反突防始终是一对突出矛盾，而反突防成功的关键是目标识别。目标识别不仅是反导防御的重点，也是难点，其性能的提升和验证一直是美国多功能地基雷达的研制重点。 
  导弹飞行中段弹头和诱饵目标的复杂性，对目标识别提出了更高的要求。从THAAD-GBR演示验证型500兆赫兹带宽到FBX-T前置部署型1吉赫兹带宽，再到SBX规划型2吉赫兹带宽，说明美GBR在不断提高距离分辨力以改进雷达目标识别性能。此外，美国也在考虑发展其它的目标识别手段，如GBR-P中天线极化形式采用正交极化，国内外目前都在开展弹道导弹目标微动测量研究等。总之。目标识别的手段趋向多样化，最终的有效识别将是综合识别，而不是单一手段的识别。 
  美国同时也在加紧开展目标识别效能的验证。自1997年以来，美国开展或规划了近50次反导防御试验，但涉及突防手段的试验都具有先验信息。连美国也承认，突防手段的发展比反突防手段的发展更快也更为有效，即便是像伊朗这样的发展中国家，发展一些简单的突防手段，如反模拟气球诱饵等，也很难对付。 
  远程信息引导是必备没有远程预警信息引导，多功能地基雷达就难以实施真正意义上的作战。无论是国家弹道导弹防御(NMD)计划部署的GBR，还是在欧洲实施的弹道导弹防御计划，美国都十分强调远程预警装备(天基卫星或远程预警雷达)与多功能地基雷达的协同部署。 
  国家弹道导弹防御(NMD)计划中，GBR大部分部署在远程预警雷达附近(包括UEWR计划部署的6部雷达和“丹麦眼镜蛇”)。 
  欧洲弹道导弹防御计划中，GBR部署在捷克，以配合部署在波兰的拦截武器系统作战。而远程预警信息则希望借助于俄罗斯部署在阿尔巴维尔的“沃罗涅日-DM”雷达完成。 
  作战使用决定技术体制设计作战使用决定技术体制设计。在作战使用上，战区弹道导弹防御(TMD)和国家弹道导弹防御(NMD)中GBR有显著不同，技术体制设计上也有所差异。 
  美国战区弹道导弹防御系统主要用于末段高层拦截。THAAD-GBR承担制导任务，包括目标跟踪、指令传输、拦截弹跟踪以及拦截效果评估等。在作战部署上，THAAD-GBR部署在武器系统附近，以便截获跟踪拦截弹和传输指令；电扫范围较大(电扫±53°)，以便同时跟踪拦截弹和目标：规模较小，演示验证系统作用距离仅为250千米，作战评估系统作用距离为500千米。 
  而国家弹道导弹防御(NMD)系统主要用于中段拦截。与THAAD系统相比，增加了全国组网的飞行中通信系统(IFICS)，拦截弹的位置数据直接由弹上GPS下传至飞行中通信系统，NMD-GBR并不担负拦截弹跟踪任务NMD-GBR电扫范围较小，样机GBR-P电扫范围±12.5°，最终型号XBR电扫范围+25°；NMD-GBR规模较大，样机GBR-P报道的作用距离2000千米， 
  机动部署是解决费效比的突破口 
  美国在国家导弹防御计划中，曾规划部署9部NMD-GBR用于中段防御，而最终均未实现。可以说，军事投入太大是一个重要原因。因此，通过可移动式来弥补雷达天线实际有效口径小、探测能力不足，成为美国发展中段防御地基雷达的出发点目前美国用于中段防御的地基雷达主要为海基X波段雷达(SBX)、前置X波段雷达(FBX-T)，则是一个很好的佐证。 
  虽然SBX的有源口径非常大(148米!)，实际单元数45 246个，但SBX可慢速移动，因此同样可以支持大的试验范围，且研制经费比XBR大约便宜4亿美元(SBX大约8亿美元，XBR大约12亿美元)。 
  FBX-T由THAAD-GBR演变而来，作用距离较近。但通过前置部署和多部雷达组网部署的方式，同样可以解决对弹头搜索跟踪距离有限的问题、前置部署后，由于可以探测弹道导弹助推段，因此可以通过探测大RCS的助推火箭来增大对弹头的探测距离 
  可见，美国GBR雷达在经历了长达20多年的发展史后，在GBR雷达发展规模、作战使用上已经积累了一定经验，如何通过较低成本来获得更大的军事效益同样成为美国这样一个军事大国关注的焦点。