动能拦截弹.docx

动能拦截弹是一种由助推火箭和作为弹头的动能杀伤飞行器（KKV）组成，借助KKV 高速飞行时所具有的巨大动能，通过直接碰撞摧毁目标的武器系统20 世纪 80 年代实施“战 略防御计划”（SDI）以来，美国为导弹防御系统研制了多种KKV,其中包括地基中段防御 系统的地基拦截弹（GBI）、“宙斯盾”导弹防御系统的“标准” 3 （SM-3）海基拦截弹、末 段高空区域防御系统（THAAD）拦截弹、“爱国者” 3 （PAC-3）拦截弹以及最新研制的可 机动部署的动能拦截弹（KEI）目前，GBI、SM-3、PAC-3和THAAD拦截弹等都已进入 部署阶段地基拦截弹（GBI）是地基中段防御（GMD）系统的“武器”部分，是一种先进的动 能杀伤防御武器，其任务是在地球大气层外拦截来袭的弹道导弹弹头并利用“直接碰撞”技 术将其摧毁，即在大气层外（100km以上的高度）拦截来袭导弹在GBI飞行过程中，作 战管理指控系统通过飞行中拦截弹通信系统向其发送信息，修正来袭弹道导弹的方位信息， 使得 GBI 弹上探测器系统能够识别指定的目标并进行寻的 GBI 有两种型号，一种是部署 在美国本土的三级动能拦截弹，另一种是计划部署在欧洲的两级动能拦截弹。

1. 美国本土部署的三级 GBI 美国本土部署的 GBI 包括一个外大气层杀伤飞行器 （EKV，以碰撞方式摧毁弹头）、三级固体助推火箭以及发射拦截弹所需的地面指挥和发射 设备波音北美公司和休斯公司（现已并入雷神公司）设计的EKV分别于1997年和1998 年进行了试验1998年11月，选中雷神公司的EKV但波音北美公司继续研制EKV,作 为主要的备选方案EKV本身是一个能够自主作战的高速飞行器，由红外导引头、制导装 置、姿轨控推进系统和通信设备等组成雷神公司的EKV重64kg,长约1.4m,直径0.6m 它采用惯性测量装置制导，依靠激光起爆系统执行各种指令，如在拦截弹助推段打开阀门和 点燃点火器等其导引头采用了一种三镜面不散光望远镜系统，将成像聚集到一个由两个波 束分离器和三个256X256焦面阵组成的光学试验台组件上为了保证冗余度，每个焦面阵 都有各自独立的电子器件和信号处理信道，但三个信道的数据都将汇集到一个数据处理器 中据称，当光进入第一个波束分离器后，部分能量被反射到一个硅CCD焦面阵上，部分 光则通过该分离器在通过第二个波束分离器时，部分能量被反射到碲镉汞焦面阵剩余的 光继续前行，最后撞在第二个碲镉汞焦面阵上。

这样，光通过每个光反射部件其波段依次变 短，物体被三种不同的探测器成像，而且每个探测器是在同一时间看同一物体，只是带宽不 同而已采用这种方案有很多优点：第一，消除了在不同时间由不同波段对一个物体成像所 带来的问题；第二，采用三个单独的焦面阵，如果一个或两个焦面阵出现故障，仍能继续执 行任务；第三，这种系统的光学部分无需致冷，碲镉汞焦面阵的工作温度约为70K关于助推火箭，美国导弹防御局（MDA ）曾考虑多种方案，其中有研制新的助推火箭 和改进现有“民兵”导弹的助推火箭等1998年8月，当时的弹道导弹防御局（BMDO） 决定以商用助推火箭为GBI的助推火箭（BV）方案其一级发动机采用阿联特公司的 GEM-40VN固体发动机（最初用于德尔它2火箭），二级和三级发动机采用考顿公司的Orbus 1A 发动机但该计划进展并不顺利，到 2001 年 8 月进行飞行试验时，已经比原进度落后了 18 个月 MDA 最终调整采购战略，决定由轨道科学公司研制新的助推火箭（命名为 OSC Lite），而洛马公司接手波音公司的商用助推火箭（重新命名为BV+）的工作轨道科学公 司的助推火箭为三级火箭系统，它的很多部件来自该公司的“飞马座”、“金牛座”和“人牛 怪”火箭。

目前，轨道科学公司已经成功进行了两次助推火箭飞行试验 2003年 2月 7日， 成功完成了首次飞行试验该助推火箭从加利福尼亚州范登堡空军基地发射，飞行高度达到 了 1800km，飞行距离达到距发射场5600km根据飞行试验后对所采集数据的初步分析， 助推火箭的所有主要目标均已实现，包括检验拦截弹的设计和飞行特性、通过机载设备采集 飞行数据、确认推进系统预期达到的性能指标 2003年8月 16日，轨道科学公司圆满完成 第二次助推火箭发射，其试验目的包括检验火箭的设计和飞行特性；确认制导、控制和推进 系统的性能而洛马公司的助推火箭首飞试验推迟到了 2004 年 1 月该公司研制的助推火 箭一直受技术问题和工业事故所困扰，远远落后于轨道科学公司助推火箭的发展但按照目 前的战略，MDA支持上述两家公司研制助推火箭，从而降低导弹防御计划的风险因此， 从 2004 年以来进行的 GMD 系统飞行试验以及所部署的地基拦截弹采用的均是轨道科学公 司研制的助推器，而之前飞行试验采用的只是一种代用的两级助推火箭截至 2008年，美 国已经部署了 24 枚动能拦截弹，其中21 枚部署在阿拉斯加， 3 枚部署在加利福尼亚州的比 尔空军基地。

预计到2013年左右，在美国本土部署的GBI将达到44枚左右2.计划在欧洲部署的两级GBI改进后部署在捷克在欧洲部署的GBI与美国本土部 署的GBI基本相同，也是由助推火箭和EKV组成；但不同的是美国本土部署的GBI采用三 级助推火箭，而欧洲部署的GBI采用两级助推火箭两级GBI的最大速度略低于三级GBI, 约7km/s，拦截高度200kmMDA称这种拦截弹更适于在欧洲的交战距离和时间要求 该拦截弹地下发射井的直径和长度比“民兵”3导弹等进攻型导弹所用的地下发射井小得多标准”3 （SM-3）导弹是“宙斯盾”海基导弹防御系统采用的拦截弹该弹包括SM-3 Block 0基本型、SM-3 Block 1型系列（1型、1A型、1B型）和Block 2型系列（2型和2A 型）目前，美国已经部署了少量的SM-3 Block 1型拦截弹，正在研制Block 1B型以及Block 2 型系列1. SM-3 Block 1型系列 SM-3 Block 1型系列导弹（直径约0.35m）的关机速度在3〜 3.5km/s之间，具备拦截近程和中程弹道导弹的能力SM-3 Block 1型导弹是以大气层内防 御使用的两级SM-2 Block 4A导弹为基础，改进成四级大气层外使用的拦截导弹。

SM-3导 弹第一级、第二级采用了 SM-2 Block 4A型导弹的发动机（MK-72助推器和MK-104双推 力火箭发动机），增加了第三级火箭发动机、一个新的头锥和外大气层轻型射弹（ LEAP） 动能弹头第三级火箭发动机（TSRM ）的设计是以美国空军菲利普斯实验室“先进固体轴 向级”（ASAS）计划所开发的技术为基础为了提高能量管理的灵活性，TSRM现包括两 个独立的推进剂药柱，按照指令两次点火两次脉冲工作能独立地按照指令点火，以获得最 大的时间上的灵活性第一个脉冲为第三级提供变轨机动，而第二个脉冲能用于修正相对位 置误差，这种误差在中段飞行期间有可能增大对于较短交战距离来说，可能不需要第二个 脉冲第一个脉冲发动机熄火参数和第二个脉冲发动机点火参数由大气层外中段导引算法计 算产生TSRM的前面是一个改进的制导设备段（GS）把制导设备段放在第三级上，可为 动能弹头提供更大的空间，主要作用包括：（1）用于远程飞行的电力设备；（2）“宙斯盾” 武器系统的通信；（3）遥测；（4）飞行终止电子设备；（5）GPS辅助的惯性导航（GAINS） GAINS用于在拦截弹中段飞行期间提供较高的制导精度。

GPS的信息与雷达的修正数据相 结合，可以为拦截弹提供更高的状态精度为了确保高拦截成功率，SM-3导弹即使在没有 GPS数据的情况下也能作战使用拦截弹的第四级是LEAP动能弹头动能弹头本身能自 动调节方向和高度，作大机动飞行LEAP动能弹头高度模块化，结构紧凑，已经进行了空 间试验，用于防御中远程弹道导弹为了提高动能弹头的系统性能、部署能力及费效比等， LEAP必须控制在10kg量级，一般在6〜18kg之间，带有弹射机构的LEAP为16.7kg，长 约0.56m，直径0.254moLEAP动能弹头主要由导引头、制导设备、固体轨姿控系统（SDACS） 以及接口弹射器机构等四部分组成SDACS包括一个主发动机和两个脉冲发动机在2003 年6月进行的FM-5飞行试验中，SDACS系统主发动机工作（即在持续燃烧模式下）使弹 头过热，因此其它两个脉冲（脉冲1 和脉冲2）使转向球出现裂纹为此， 2004年部署的首 批5枚SM-3 Block 1型导弹只具备持续燃烧的功能，禁用了两次脉冲燃烧目前正在对 SDACS系统进行改进SM-3 Block 1型导弹的动能弹头采用单色长波红外导引头和固体 SDACS 推进系统，具备目标识别能力，在海基导弹防御系统飞行试验中成功地完成了拦截 靶弹的任务。

SM-3 Block 1A型导弹与Block 1型导弹的区别不大，只是在Block 1型导弹 的基础上改进了某些部件Block 1A型导弹仍然采用单色导引头，其动能弹头采用了全反 射光学系统和先进的信号处理器目前雷神公司还在开发SM-3 Block 1B该型导弹包括先 进的双色红外导引头、先进的信号处理器和一套节流轨姿控系统（TDACS）TDACS能够 动态调整弹体的推力和运转时间，而且很可能会提供更大的推力，使系统应对不同威胁的能 力更强2. SM-3 Block 2型系列 美国还正在与日本共同研制SM-3 Block 2型和Block 2A型导 弹（直径约为0.53m）,关机速度将比Block 1型系列导弹提高45%〜60%,达到5〜5.5km/s 左右，具备拦截洲际弹道导弹的能力美日的研制工作由美国的雷神公司和日本的三菱重工 公司共同承担日本主要参与导引头、轨姿控系统（DACS）、第二级火箭发动机和蚌壳式 头锥的研制Block 2型的主要改进如下：•第二级将采用直径53cm的火箭发动机；•动能弹头采用双色导引头，对突防装置具有更强的识别能力；•改进动能弹头信号处理器，视场内识别的弹头数量增加；• DACS可能采用延长固体燃料燃烧时间或增加DACS长度的液体DACS或液体/固 体燃料混合系统；• 新型蚌壳式头锥。

SM-3 Block 2A型导弹则是在Block 2型导弹的基础上，采用了比Block 2型更大的动 能弹头，提高动能弹头的轨控能力MDA计划2009年进行Block 2型拦截弹火箭发动机试 验，2013年左右部署Block 2型导弹，2015年部署Block 2A型导弹三、 THAAD 拦截弹THAAD是一种高速动能杀伤拦截导弹，由固体火箭推进系统、KKV和连接这两部分 的级间段等部分组成THAAD全弹长6.17m，最大弹径0.37m，弹重660kgKKV主要 由捕获和跟踪目标的中波红外导引头、制导电子设备（包括电子计算机和采用激光陀螺的惯 性测量装置）以及用于机动飞行的轨姿控推进系统组成整个拦截器（包括保护罩）长 2.325m，底部直径为0.37m，重量为40〜60kgKKV装在一个双锥体结构内：前锥体为不 锈钢制造，其上有一个矩形的非冷却蓝宝石板，作为导引头观测目标的窗口；后锥体用复合 材料制造为了保护导引头及其窗口，在前锥体的前面还有一个保护罩，由两块蚌壳式的保 护板组成，在导引头即将捕获目标之前抛掉在大气层内飞行期间，保护罩遮盖在头锥上， 以减小气动阻力和保护导引头窗口不受气动加热。

导引头的设计包括一个全反射Korsch光 学系统和凝视焦平面阵列THAAD拦截弹在前7次飞行试验中，其红外导引头采用硅化铂 焦平面阵列，阵列规模据信为256X256元从第8次试验起，THAAD拦截弹的红外导引 头改为碲化铟焦平面阵列，很可能是多色的焦平面阵列KKV的变轨与姿控系统提供姿态、 滚动。