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軍用飛機戰場防護新概念——以硬殺傷方式攔截來襲導彈的主動防護技術
來源:國防科技工業
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作者:陳黎
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發布時間: 2021-04-07
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所謂軍機主動防護，就是將目前已廣泛應用于水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設施的主動防護概念引入到軍用航空領域.....
自二戰結束以來，隨著導彈技術的發展，各種面空/空空導彈逐步取代傳統的高炮/航炮，成為軍用飛機（包括固定翼飛機/直升機，以下稱軍機）的主要戰場威脅，如何防御對方發起的各種形式的導彈攻擊，也成為提高軍機戰場生存力的關鍵所在。尤其是進入21世紀后，隨著面空/空空導彈技術性能的不斷提高，加上RPG火箭筒等非制導近距直瞄武器在戰場上被大量用于反直升機作戰，導致機動規避、軟殺傷（有源/無源干擾）等傳統軍機防護手段的局限性日益暴露，越來越難以給軍機提供足夠的戰場防護。在這樣的時代背景下，要確保軍機能在未來高技術、高強度的戰爭中生存下來并高效完成各種作戰任務，非常有必要另辟蹊徑，大膽創新，為其尋求更加可靠有效的戰場防護手段。
基本概念及工作原理
所謂軍機主動防護，就是將目前已廣泛應用于水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設施的主動防護概念引入到軍用航空領域，通過為軍機配裝一套與目前艦載近防武器系統（CIWS）、坦克裝甲車輛主動防護系統（APS）和地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"（C-RAM）系統類似，可直接對來襲彈藥（包括以面空/空空導彈為代表的制導對空彈藥和以RPG火箭筒為代表的非制導對空彈藥）實施火力攔截的近距/超近距反導自衛系統（即機載主動防護系統），使其在戰場上能以消滅來襲彈藥的方式提升自身的自防護能力。對于配裝有主動防護系統的軍機來說，當其在戰斗中遭到敵方制導/非制導對空彈藥的攻擊而情況危急，尤其是傳統的機動規避和軟殺傷手段均難以有效對抗時，機上的主動防護系統將會及時啟動，探測、跟蹤來襲彈藥并適時發射攔截彈，以硬殺傷的方式對其實施火力攔截，力爭在來襲彈藥戰斗部的有效殺傷范圍之外將其徹底摧毀，至少也使其遭到局部毀傷或偏離正常飛行彈道以至于無法繼續追蹤目標，最終達到提高自身戰場生存力的目的。
顯然，通過引入主動防護技術，一方面可以在傳統的機動規避和軟殺傷手段之外，再為軍機增加一種對付來襲彈藥的防護手段，從而有效彌補當前軍機針對來襲彈藥的對抗手段過少、導致戰場防護過于薄弱的問題；更重要的是，它將從根本上改變傳統的軍機防護模式，使其由消極被動地躲避、干擾、誘騙敵方導彈，轉向積極主動地探測、跟蹤、消滅來襲威脅，從而突破傳統思想觀念給軍機防護技術發展帶來的桎梏，為提高未來軍機的戰場生存力開辟一條全新的技術途徑。由于機載主動防護系統在對抗來襲彈藥的過程中，將根本無需考慮后者有無制導、采用何種制導方式/體制以及制導技術水平的高低，受軍機平臺自身飛行性能、空勤人員技能經驗等因素的影響也很小，不僅可以從根本上克服機動規避、軟殺傷等傳統軍機防護手段在防護效能方面的種種先天不足，使軍機在未來戰場上的生存力獲得革命性提升，還能最大程度地避免傳統防護手段對載機作戰任務完成的各種不利影響，極大地提升作戰靈活性。
背景及相關技術發展歷程
主動防護作為一種軍機防護理念，在世界軍用航空裝備發展史上出現的時間并不晚。早在20世紀50年代，隨著對空導彈對軍機威脅的日趨嚴重，美國、蘇聯等國在研制B-52、圖-95等遠程轟炸機時，均曾考慮過為其配裝具備反導自衛功能的航炮或空空導彈。這之后直到21世紀初的數十年時間內，美國、蘇聯（俄羅斯）、以色列、英國、法國等國均在此領域做了大量的研究工作，并提出了一系列名目繁多、技術路線各異的概念方案，對研發機載主動防護系統所涉及到的各個技術領域，例如主動雷達/激光、被動雷達/激光、被動紅外/紫外等探測跟蹤手段，遮蔽/腐蝕導引頭、充氣/非充氣物柔性攔阻、破片/子彈丸殺傷、彈體直接撞擊、激光高溫燒蝕等目標毀傷方式，無動力滯空攔截彈、航炮炮彈、拋射式反導榴彈、反導自衛導彈、高能激光等反導攔截武器，均進行了全面的探討論證。盡管由于部分關鍵技術遲遲無法取得突破，這些概念方案最終大都停留在紙面階段，而沒能轉入正式的產品研制，但通過這一系列富有開拓意義的先期探索，為今后新一代機載主動防護系統的研發做了大量經驗積累和技術儲備。
進入21世紀以來，軍機面臨的戰場威脅明顯進一步復雜和嚴重：一方面，隨著面空/空空導彈抗干擾能力的不斷提高和攻擊高機動目標能力的持續增強，導致機動規避、軟殺傷等傳統軍機防護手段越來越力不從心；另一方面，在一系列局部戰爭和武裝沖突中，以RPG為代表的非制導彈藥對直升機的威脅日漸突出，而軟殺傷手段對這類來襲彈藥完全無效，機動規避則往往會因距離過近而效果不佳。在這樣的戰場環境下，主動防護相對于傳統軍機防護手段的種種獨特優勢非常引人注目地顯現出來，對各國軍方和防務工業界的吸引力也與日俱增。
軍機主動防護概念示意圖
與此同時，隨著精確制導、微電子、新材料、先進制造等技術的飛速發展，一些先前曾嚴重阻礙軍機主動防護技術實用化的瓶頸問題，如今均已不同程度地得到緩解甚至消除，甚至部分現役空空導彈都已具備了攔截摧毀來襲面空/空空導彈的潛力，這表明發展新一代機載主動防護系統的技術條件已經初步具備。正是在這樣的時代背景下，以美國為代表的西方國家對軍機主動防護理念的興趣日趨濃厚，在相關領域的投入力度逐年加大，其技術也越來越接近實用化。尤其是在21世紀初的阿富汗、伊拉克戰爭和以色列-黎巴嫩、以色列-巴勒斯坦沖突中，由于美/以軍直升機頻頻遭受便攜式防空導彈、RPG等武器的襲擊，兩國相繼開始了多型列直升機主動防護系統的研發。不僅如此，目前美國還已開始著手研發技術難度更高、應用范圍也更廣的固定翼飛機主動防護系統，并擬將其作為今后基于全新殺傷機理、反導作戰效能更高的機載高能激光武器服役前的過渡裝備。
國外發展現狀
目前世界上，美國、歐洲、以色列等國家（地區）均在積極進行軍機主動防護技術研究工作并取得了不同程度的進展，部分機載主動防護系統已經進入產品研制階段，預計將會在今后十年內陸續正式投入使用。根據載機平臺的不同，可以將目前國外在研的機載主動防護系統分為直升機主動防護系統、大飛機（包括運輸機、加油機、預警機等）主動防護系統和戰術飛機（包括戰斗機、攻擊機等）主動防護系統三大類。
在這三類機載主動防護系統中，直升機主動防護系統是技術最成熟、也最接近實用化的一種。這主要是因為在歷次局部戰爭和武裝沖突中，美國等西方國家軍隊的戰術飛機、大飛機受到的威脅很小，直升機則有不同程度的損失，因此對主動防護系統這類裝備的需求也更加迫切。此外，由于直升機戰時經常處于低空/超低空低速飛行狀態，有時還會在低空懸停、甚至地面停留，其運動狀態、戰場環境和潛在威脅等方面與地面車輛較為類似，因此可以大量借鑒、甚至移植坦克裝甲車輛主動防護系統的成熟技術。自2010年以來，美國、以色列兩國相繼提出了"天使之火"（Angelfire）、"直升機主動防護系統"（HAPS）、"閃爍"（Fliker）等一系列直升機主動防護系統方案，其中"天使之火"和"閃爍"均是由坦克裝甲車輛主動防護系統改型發展而來，"直升機主動防護系統"則是一種可與機上箔條/紅外干擾彈共用發射裝置的專用自防護系統，目前三者均已進入產品研制階段并成功進行了靶場測試。
在大飛機主動防護系統領域，近年來國外也取得了相當進展。這主要是因為這類飛機在現代戰爭中的地位和作用日顯突出，導致其在戰場上面臨的威脅也日益嚴重。此外，由于大飛機在載荷、空間、供能等平臺條件方面較直升機/戰術飛機具有明顯的優勢，搭載主動防護系統時面臨的技術難度也相對較低。近年來，美國已經陸續推出了多個大飛機主動防護系統方案，其中以"動能空中防御"（Kinetic Air Defense）和"硬殺傷自防護對抗系統"（HKSPCS）最為典型。"動能空中防御"采用了先進的內埋式發射艙設計，以避免增加載機的氣動阻力和雷達散射面積，計劃用于配裝B-2A、B-21等隱身轟炸機；"硬殺傷自防護對抗系統"除了考慮以傳統的內置方式安裝外，還可能會選擇外掛吊艙、甚至伴飛無人機等方式來攜帶，擬用于運輸機、預警機、加油機等大型作戰支援飛機的戰場防護。
歐洲"硬殺傷防御輔助系統"戰術飛機主動防護系統攔截彈外形假想圖
在戰術飛機主動防護系統領域，盡管面臨的技術難度相對較大，但國外也已經開始了這類裝備的研究開發。目前美國正在進行"小型先進能力導彈"（SACM）和"微型自衛彈藥"（MSDM）兩種戰術飛機主動防護系統的早期研究工作，歐洲則推出了"硬殺傷防御輔助系統"（HK-DAS）研制計劃，擬用于配裝現役的第四代戰斗機（例如美國F-15/16）、第五代戰斗機（例如美國F-22/35）甚至探討論證中的第六代戰斗機。這三種方案的攔截彈均為體積小、重量輕、機動靈活的小/微型空空導彈，其中"小型先進能力導彈"將具備格斗空戰/反導自衛雙重功能，"微型自衛彈藥"和"硬殺傷防御輔助系統"攔截彈在緊急情況下，也可以用于對來襲敵機的自衛空戰。
除了上述各種基于傳統反導自衛彈藥的軍機主動防護系統方案外，目前美國還已開始了以高能激光武器為反導攔截手段的更新一代機載主動防護系統的技術預研，并正在實施"持久"（Endurance）、"盾"（SHiELD）、"光束投影及補償"（BP&C）等一系列相關研究項目。其中的"盾"是一種供軍機外掛攜帶的反導自衛高能激光武器系統吊艙，可用于戰術飛機和大飛機的戰場防護，該系統已經在2019年4月的地面射擊測試中成功擊落靶標，按計劃將會在2021年由F-15戰斗機攜帶進行空中測試。
盡管迄今為止世界范圍內尚沒見到機載主動防護系統產品正式投入使用，這類裝備的作戰效能還有待今后實戰的檢驗，但從多年來國外進行的相關測試評估以及艦載近防武器系統、坦克主動防護系統、地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"系統的實戰使用情況來看，軍機主動防護技術一旦發展成熟并廣泛應用，必將會帶來軍機自防護技術領域的一次歷史性變革，甚至在相當程度上改變未來空中作戰的"游戲規則"，由此可全面提升未來軍機的綜合任務效能，并在戰術思想、編制體制、裝備體系等方面給世界空中力量的未來發展帶來深遠影響，其動向非常值得國內關注。（中國航空研究院）
美國XB- 70轟炸機發射"派伊?瓦克特"飛碟狀反導自衛空空導彈的戰斗場景假想圖
為此，目前世界各國均在大力探索各種相關的新概念、新原理、新技術，軍機主動防護就是其中非常具有代表性的一種。基本概念及工作原理
所謂軍機主動防護，就是將目前已廣泛應用于水面艦艇、坦克裝甲車輛和地面軍事設施的主動防護概念引入到軍用航空領域，通過為軍機配裝一套與目前艦載近防武器系統（CIWS）、坦克裝甲車輛主動防護系統（APS）和地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"（C-RAM）系統類似，可直接對來襲彈藥（包括以面空/空空導彈為代表的制導對空彈藥和以RPG火箭筒為代表的非制導對空彈藥）實施火力攔截的近距/超近距反導自衛系統（即機載主動防護系統），使其在戰場上能以消滅來襲彈藥的方式提升自身的自防護能力。對于配裝有主動防護系統的軍機來說，當其在戰斗中遭到敵方制導/非制導對空彈藥的攻擊而情況危急，尤其是傳統的機動規避和軟殺傷手段均難以有效對抗時，機上的主動防護系統將會及時啟動，探測、跟蹤來襲彈藥并適時發射攔截彈，以硬殺傷的方式對其實施火力攔截，力爭在來襲彈藥戰斗部的有效殺傷范圍之外將其徹底摧毀，至少也使其遭到局部毀傷或偏離正常飛行彈道以至于無法繼續追蹤目標，最終達到提高自身戰場生存力的目的。
顯然，通過引入主動防護技術，一方面可以在傳統的機動規避和軟殺傷手段之外，再為軍機增加一種對付來襲彈藥的防護手段，從而有效彌補當前軍機針對來襲彈藥的對抗手段過少、導致戰場防護過于薄弱的問題；更重要的是，它將從根本上改變傳統的軍機防護模式，使其由消極被動地躲避、干擾、誘騙敵方導彈，轉向積極主動地探測、跟蹤、消滅來襲威脅，從而突破傳統思想觀念給軍機防護技術發展帶來的桎梏，為提高未來軍機的戰場生存力開辟一條全新的技術途徑。由于機載主動防護系統在對抗來襲彈藥的過程中，將根本無需考慮后者有無制導、采用何種制導方式/體制以及制導技術水平的高低，受軍機平臺自身飛行性能、空勤人員技能經驗等因素的影響也很小，不僅可以從根本上克服機動規避、軟殺傷等傳統軍機防護手段在防護效能方面的種種先天不足，使軍機在未來戰場上的生存力獲得革命性提升，還能最大程度地避免傳統防護手段對載機作戰任務完成的各種不利影響，極大地提升作戰靈活性。
機載主動防護系統攔截來襲空空導彈的作戰過程示意圖
此外，與目前艦載近防武器系統、坦克主動防護系統、地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"系統通常會與其他防護手段配合使用一樣，軍機主動防護與傳統機動規避/軟殺傷手段之間也將是互補、而不是取代的關系，因此今后在為軍機配裝主動防護系統的過程中，還可以將其與機上原有的軟殺傷自防護系統整合在一起，構成一套"軟硬結合"式的綜合自防護系統，戰時可對來襲彈藥（尤其是面空/空空導彈）同時實施軟殺傷和硬摧毀，從而進一步提高軍機的戰場防護能力。背景及相關技術發展歷程
主動防護作為一種軍機防護理念，在世界軍用航空裝備發展史上出現的時間并不晚。早在20世紀50年代，隨著對空導彈對軍機威脅的日趨嚴重，美國、蘇聯等國在研制B-52、圖-95等遠程轟炸機時，均曾考慮過為其配裝具備反導自衛功能的航炮或空空導彈。這之后直到21世紀初的數十年時間內，美國、蘇聯（俄羅斯）、以色列、英國、法國等國均在此領域做了大量的研究工作，并提出了一系列名目繁多、技術路線各異的概念方案，對研發機載主動防護系統所涉及到的各個技術領域，例如主動雷達/激光、被動雷達/激光、被動紅外/紫外等探測跟蹤手段，遮蔽/腐蝕導引頭、充氣/非充氣物柔性攔阻、破片/子彈丸殺傷、彈體直接撞擊、激光高溫燒蝕等目標毀傷方式，無動力滯空攔截彈、航炮炮彈、拋射式反導榴彈、反導自衛導彈、高能激光等反導攔截武器，均進行了全面的探討論證。盡管由于部分關鍵技術遲遲無法取得突破，這些概念方案最終大都停留在紙面階段，而沒能轉入正式的產品研制，但通過這一系列富有開拓意義的先期探索，為今后新一代機載主動防護系統的研發做了大量經驗積累和技術儲備。
進入21世紀以來，軍機面臨的戰場威脅明顯進一步復雜和嚴重：一方面，隨著面空/空空導彈抗干擾能力的不斷提高和攻擊高機動目標能力的持續增強，導致機動規避、軟殺傷等傳統軍機防護手段越來越力不從心；另一方面，在一系列局部戰爭和武裝沖突中，以RPG為代表的非制導彈藥對直升機的威脅日漸突出，而軟殺傷手段對這類來襲彈藥完全無效，機動規避則往往會因距離過近而效果不佳。在這樣的戰場環境下，主動防護相對于傳統軍機防護手段的種種獨特優勢非常引人注目地顯現出來，對各國軍方和防務工業界的吸引力也與日俱增。
軍機主動防護概念示意圖
國外發展現狀
目前世界上，美國、歐洲、以色列等國家（地區）均在積極進行軍機主動防護技術研究工作并取得了不同程度的進展，部分機載主動防護系統已經進入產品研制階段，預計將會在今后十年內陸續正式投入使用。根據載機平臺的不同，可以將目前國外在研的機載主動防護系統分為直升機主動防護系統、大飛機（包括運輸機、加油機、預警機等）主動防護系統和戰術飛機（包括戰斗機、攻擊機等）主動防護系統三大類。
在這三類機載主動防護系統中，直升機主動防護系統是技術最成熟、也最接近實用化的一種。這主要是因為在歷次局部戰爭和武裝沖突中，美國等西方國家軍隊的戰術飛機、大飛機受到的威脅很小，直升機則有不同程度的損失，因此對主動防護系統這類裝備的需求也更加迫切。此外，由于直升機戰時經常處于低空/超低空低速飛行狀態，有時還會在低空懸停、甚至地面停留，其運動狀態、戰場環境和潛在威脅等方面與地面車輛較為類似，因此可以大量借鑒、甚至移植坦克裝甲車輛主動防護系統的成熟技術。自2010年以來，美國、以色列兩國相繼提出了"天使之火"（Angelfire）、"直升機主動防護系統"（HAPS）、"閃爍"（Fliker）等一系列直升機主動防護系統方案，其中"天使之火"和"閃爍"均是由坦克裝甲車輛主動防護系統改型發展而來，"直升機主動防護系統"則是一種可與機上箔條/紅外干擾彈共用發射裝置的專用自防護系統，目前三者均已進入產品研制階段并成功進行了靶場測試。
在大飛機主動防護系統領域，近年來國外也取得了相當進展。這主要是因為這類飛機在現代戰爭中的地位和作用日顯突出，導致其在戰場上面臨的威脅也日益嚴重。此外，由于大飛機在載荷、空間、供能等平臺條件方面較直升機/戰術飛機具有明顯的優勢，搭載主動防護系統時面臨的技術難度也相對較低。近年來，美國已經陸續推出了多個大飛機主動防護系統方案，其中以"動能空中防御"（Kinetic Air Defense）和"硬殺傷自防護對抗系統"（HKSPCS）最為典型。"動能空中防御"采用了先進的內埋式發射艙設計，以避免增加載機的氣動阻力和雷達散射面積，計劃用于配裝B-2A、B-21等隱身轟炸機；"硬殺傷自防護對抗系統"除了考慮以傳統的內置方式安裝外，還可能會選擇外掛吊艙、甚至伴飛無人機等方式來攜帶，擬用于運輸機、預警機、加油機等大型作戰支援飛機的戰場防護。
歐洲"硬殺傷防御輔助系統"戰術飛機主動防護系統攔截彈外形假想圖
除了上述各種基于傳統反導自衛彈藥的軍機主動防護系統方案外，目前美國還已開始了以高能激光武器為反導攔截手段的更新一代機載主動防護系統的技術預研，并正在實施"持久"（Endurance）、"盾"（SHiELD）、"光束投影及補償"（BP&C）等一系列相關研究項目。其中的"盾"是一種供軍機外掛攜帶的反導自衛高能激光武器系統吊艙，可用于戰術飛機和大飛機的戰場防護，該系統已經在2019年4月的地面射擊測試中成功擊落靶標，按計劃將會在2021年由F-15戰斗機攜帶進行空中測試。
盡管迄今為止世界范圍內尚沒見到機載主動防護系統產品正式投入使用，這類裝備的作戰效能還有待今后實戰的檢驗，但從多年來國外進行的相關測試評估以及艦載近防武器系統、坦克主動防護系統、地面"反火箭炮、火炮及迫擊炮"系統的實戰使用情況來看，軍機主動防護技術一旦發展成熟并廣泛應用，必將會帶來軍機自防護技術領域的一次歷史性變革，甚至在相當程度上改變未來空中作戰的"游戲規則"，由此可全面提升未來軍機的綜合任務效能，并在戰術思想、編制體制、裝備體系等方面給世界空中力量的未來發展帶來深遠影響，其動向非常值得國內關注。（中國航空研究院）
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