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首頁 > 科技論文 > > THAAD反導系統中的“千里眼”
THAAD反導系統中的“千里眼”
>2024-05-21 09:00:00

“薩德”系統是美國彈道導彈防御系統中的主力,其X波段AN/TPY-2火控雷達探測距離遠、精度高,可前沿部署,用于探測上升段未出大氣層的中程彈道導彈。美國試圖將該雷達部署于世界各地以對他國彈道導彈發射進行監視。目前美國已經在日本、以色列和土耳其等地部署了該雷達。鑒于2016年初朝鮮連續進行核試驗和火箭發射,美韓多次協商欲將該雷達部署于韓國,再次引發廣泛關注。本文將對其主要性能參數及威力進行詳細介紹。

THAAD系統簡介
“薩德”系統全名為“末段高空區域防御系統”(THAAD),是目前惟一能在大氣層內和大氣層外攔截彈道導彈的陸基高空遠程反導系統,總承包商為洛克希德?馬丁公司。THAAD系統于1989年提出計劃,并開始一系列驗證試驗;2000年轉入工程研制階段,第一套系統于2008年部署。
THAAD系統是美國新導彈防御計劃的重要組成部分,主要針對高空導彈進行攔截,采用衛星、紅外、雷達三位一體的綜合預警方式。該系統由攔截彈、車載式發射架、地面雷達,以及戰斗管理與指揮、控制、通信、情報系統等組成。
THAAD系統的攔截高度達到40~150千米,這一高度段是射程3500千米以內彈道導彈的飛行中段,是3500千米以上洲際彈道導彈的飛行末段。因此,它與陸基中段攔截系統配合,可以攔截洲際彈道導彈的末段,也可以與“愛國者”等低層防御中的“末段攔截系統”配合,攔截中短程導彈的飛行中段,在美國導彈防御系統中起到了承上啟下的作用。
AN/TPY-2雷達
AN/TPY-2高分辨率X波段固態有源相控陣多功能雷達是美國THAAD系統的火控雷達,是THAAD系統的重要組成部分,為攔截大氣層內外3500 千米內中程彈道導彈而研制,是美軍一體化彈道導彈防御體系中的重要傳感器。AN/TPY-2是陸基移動彈道導彈預警雷達,可遠程截獲、精密跟蹤和精確識別各類彈道導彈,主要負責彈道導彈目標的探測與跟蹤、威脅分類和彈道導彈的落點估算,并實時引導攔截彈飛行及攔截后毀傷效果評估。
AN/TPY-2雷達探測距離遠、分辨率高,具備公路機動能力,雷達還可用大型運輸機空運,戰術戰略機動性好,其戰時生存能力高于固定部署的雷達。
AN/TPY-2有兩種部署模式,既可單獨部署成為早期彈道導彈預警雷達(前置部署模式),也可和THAAD系統的發射車、攔截彈、火控和通信單元一同部署,充當導彈防御系統的火控雷達(末端部署模式)。
性能參數 AN/TPY-2雷達由天線、電力系統、冷卻系統和主動力系統等4個部分組成,雷達天線面積為9.2 平方米,發射/接收陣元數為25334個,陣元峰值功率可達16瓦,雷達平均功率約60~80 千瓦。該雷達的探測距離最遠可達2300 千米 (100 平方米雷達反射截面積目標),對1 平方米雷達反射截面積的目標探測距離達1700 千米,具體性能參數如下表所示。高分辨率和超遠的探測距離使AN/TPY-2雷達成為世界上最大、性能最強的陸基移動彈道導彈預警雷達。
AN/TPY-2雷達具有多種搜索方式,有3種同時接收波束(1、3、7個波束)的配置方式,也可使用3、7個波束搜索模式,該模式可在順序發射多個脈沖后同時接收多個波束。還可選擇在波束內發射3個不同頻率的脈沖對雷達RCS進行去相關,增強檢測能力。由于該雷達采用波長較短的X波段和巨大的雷達陣面,雷達波束非常窄,其分辨率非常高,對彈頭具有跟蹤和識別能力,能識別假彈頭,能將目標從誘餌或彈體碎片中識別出來。
AN/TPY-2雷達具有多種先進的抗干擾措施。AN/TPY-2雷達具有遠距離同時寬波束掃描、窄波束跟蹤的能力;可利用時間分割技術,對多批目標實施搜索、捕獲和識別,能將天線孔徑上離散分布的發射機(T模塊)輻射功率在空間高效合成,輕而易舉地獲得其他任何體制雷達難以得到的超大功率孔徑積,具有孔徑上少量陣元失效仍可有效工作的故障軟化性能。自適應預流推進算法(SAPR)可按來襲目標不同威脅度,合理搜索和跟蹤目標,適應多變而復雜的電磁環境。
AN/TPY-2雷達具有高功率輸出和優越的波束/波形捷變性能,有很好的抗干擾性能。

THAAD實彈發射圖

先進的多功能AN/TPY-2不僅能完整地獲得高速度、多批次、小RCS目標的標量幾何參數而感知目標,而且具有在嚴酷信息戰的環境中,實時精確探測目標群中每個目標的距離、角域及其速度、加速度、目標回波幅度、相位起伏和極化信息等標量和矢量參數,對目標分類、識別、編目和成像而認知目標,完成由“亮點”到“圖像”的飛躍。
研制及部署情況 美國雷神公司網站2007年7月11日報道, 美國導彈防御局授予其一份價值3.04億美元的合同,為彈道導彈防御系統(BMDS)的AN/TPY-2雷達開發跟蹤與識別能力。按照合同,雷神公司負責雷達軟件的研發與試驗、各種工程任務、維修與保障、基礎設施更新以及任務規劃部署。雷神公司還負責AN/TPY-2雷達的全壽期工程保障支持。該工作將在雷神公司導彈防御中心進行。
AN/TPY-2雷達研制歷經了3個階段,分別是演示與驗證型號階段(DEM/VAL)、用戶操作評估系統型號階段(UOES)、工程制造型號階段(EMD),3個階段的雷達在天線面積、發射/接收陣元數量等方面存在差別。目前服役的AN/TPY-2雷達為工程制造型號的批量生產型。
AN/TPY-2雷達設計用于探測、跟蹤以及識別彈道導彈威脅。它能夠使得BMDS確認、評估以及應對(針對美國已部署部隊及盟國)威脅的能力最大化。美國陸軍最初計劃購買 9 部用于THAAD系統的AN/TPY-2火控雷達和9部FBX-T前沿部署預警雷達,后調整至6部AN/TPY-2火控雷達和6部FBX-T雷達(共12部),詳細敘述如下: 2007年美國在日本北部青森部署了第一部AN/TPY-2(FBX-T)雷達,旨在應對朝鮮和中國的導彈威脅。不過,一個THAAD反導營的標準配置是6套發射架,而部署日本關島的這套系統僅有3 套發射架,這可能成為今后駐外防區的標配。AN/TPY-2雷達有助于完善日本的雷達警戒體系,提升日本對周邊空域的監控能力。
2008年9月28日在以色列南部的內蓋夫沙漠部署了一部FBX-T雷達。
2011年9月14日,土耳其宣布將在其東南部馬拉蒂亞省部署一套FBX-T預警雷達。該雷達朝向伊朗,距離伊朗西部邊境約700千米,可覆蓋伊朗全境以及外高加索部分地區。一旦發現目標,該雷達能在第一時間將探測數據傳送給位于羅馬尼亞的發射陣地,另外部署在地中海的“宙斯盾”艦船也可通過“協同作戰能力”(CEC)網絡接收來自該雷達的預警數據。土耳其位于地中海和西歐境內,此處部署FBX-T雷達,其目的在于與“宙斯盾”艦船和“標準-3”攔截彈一起增強歐洲南部及整個歐洲地區的彈道導彈防御能力。
截至2012年3月,美國共交付了7部生產型AN/TPY-2雷達。部署在美國本土4部,包括2個THAAD連各1部,太平洋威克島和阿拉斯加州的朱諾各配備了1部,用于導彈防御試驗。
2013年初,美日決定在日本中部京都附近再部署1部同樣的預警雷達,并在橫田機場設立了一個聯合行動協調中心。預警雷達的預警信息可通過該協調中心傳送給美國,增加美軍的反應時間,進一步增強美軍的導彈防御能力。
2014年,雷神公司繼續升級AN/TPY-2雷達的硬件和軟件,提升系統的信號處理和數據處理能力,將一部升級版處理器集成到一個電子設備單元(EEU)中,可使雷達更快、更精確地識別彈頭與非彈頭,其處理能力是上一代產品的5倍,且具有更好的未來升級空間。此外,這種電子設備單元采用了標準化設計,并非為單部雷達定制的產品,因此一旦某部雷達即使發生故障,這種EEU 可隨時用于補缺,確保雷達覆蓋的連續性。
2014年3月、10月,雷神公司分別提前6個月交付第9部、第10部AN/TPY-2雷達,作為美國陸軍第4個、第5個THAAD反導營的火控雷達,負責導彈搜索、檢測、跟蹤和識別,并引導導彈攔截。
雷神公司正在建造剩下的2部AN/TPY-2雷達,2016 年將交付第12部AN/TPY-2雷達,至此該雷達的總投產合同金額達7.53億美元。
參與的反導攔截試驗 2011年4月,在一次反導測試中,“標準”-3Block IA型攔截彈成功攔截了一枚中程彈道導彈靶彈,這是“宙斯盾”反導系統首次攔截射程超過3000千米的中程彈道導彈。在靶彈升空后,部署在威克島的AN/TPY-2雷達成功探測并跟蹤到這枚導彈,并將導彈運行軌跡等數據通過戰斗管理系統傳送給部署在夏威夷以西的“奧凱恩”號導彈驅逐艦,由后者的AN/SPY-1雷達進行導彈制導,成功實施攔截。美國導彈防御局認為,借助遠距離陸基雷達搜集到的導彈軌跡數據實施攔截,極大增加了“標準”-3導彈的戰斗空間和防御范圍。故此,此次試驗堪稱“迄今最具挑戰性”的反導試驗。
2015年12月,美國導彈防御局使用雷神公司制造的標準-3 Block IB導彈在AN/TPY-2雷達的支持下在試驗中成功摧毀了來襲彈道導彈靶彈。試驗過程中,“標準”-3 Block IB導彈使用AN/TPY-2雷達的遠程跟蹤數據摧毀一枚中程彈道導彈靶彈?!皹藴省?3 Block IB導彈采用了增強型雙色紅外導引頭以及升級的制導和推進能力,該型導彈于2014年開始服役,目前裝備在美國海軍軍艦上。AN / TPY-2雷達的探測范圍和識別能力與標準-3導彈的射程和速度的結合產生了良好的效果,這也是兩個系統都是全球導彈防御系統核心組成的原因。
美國欲在韓國部署AN/TPY-2雷達
美國試圖將AN/TPY-2雷達部署于世界各地以對他國彈道導彈發射進行監視。2016年初,朝鮮進行了第四次核試驗,韓國在部署THAAD的議題上態度出現了松動。隨后2月7日,朝鮮再度用運載火箭發射衛星,韓國當天宣布將與美國就部署這一反導系統展開正式磋商,并著手組建聯合工作組。
若將THAAD系統部署在韓國境內,THAAD的探測距離可以達到2000千米,部署THAAD意味著美國將可以對中俄的相當一部分國土面積進行監視,大大威脅到中俄的戰略反擊能力。但據韓媒報道稱,“為了不影響中韓關系,韓國此次只部署末端部署模式的THAAD導彈營,并將雷達探測距離從2000千米縮短到600~800千米,稱部署THAAD只為監視朝鮮全境?!?
THAAD主要用于防御射程大于600千米的近程和中程彈道導彈,其最大作戰高度150千米,最小作戰高度40千米。而朝鮮半島從南到北延伸全長1100千米,韓國首爾位于其國土面積中心靠北的位置,所以THAAD的部署顯然不是針對朝鮮,因為朝鮮距離韓國太近了,根本用不上這種反導系統。這種反導系統,所針對的只有兩個國家――中國和俄羅斯,其中首先是針對中國,這也是為什么韓國此前一直不部署THAAD的原因。
責任編輯 彭振忠

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