军用飞机战场防护新概念——以硬杀伤方式拦截来袭导弹的主动防护技术
来源:国防科技工业
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作者:陈黎
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发布时间: 2021-04-07
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所谓军机主动防护，就是将目前已广泛应用于水面舰艇、坦克装甲车辆和地面军事设施的主动防护概念引入到军用航空领域.....
自二战结束以来，随着导弹技术的发展，各种面空/空空导弹逐步取代传统的高炮/航炮，成为军用飞机（包括固定翼飞机/直升机，以下称军机）的主要战场威胁，如何防御对方发起的各种形式的导弹攻击，也成为提高军机战场生存力的关键所在。尤其是进入21世纪后，随着面空/空空导弹技术性能的不断提高，加上RPG火箭筒等非制导近距直瞄武器在战场上被大量用于反直升机作战，导致机动规避、软杀伤（有源/无源干扰）等传统军机防护手段的局限性日益暴露，越来越难以给军机提供足够的战场防护。在这样的时代背景下，要确保军机能在未来高技术、高强度的战争中生存下来并高效完成各种作战任务，非常有必要另辟蹊径，大胆创新，为其寻求更加可靠有效的战场防护手段。
美国XB- 70轰炸机发射"派伊•瓦克特"飞碟状反导自卫空空导弹的战斗场景假想图
为此，目前世界各国均在大力探索各种相关的新概念、新原理、新技术，军机主动防护就是其中非常具有代表性的一种。
基本概念及工作原理
所谓军机主动防护，就是将目前已广泛应用于水面舰艇、坦克装甲车辆和地面军事设施的主动防护概念引入到军用航空领域，通过为军机配装一套与目前舰载近防武器系统（CIWS）、坦克装甲车辆主动防护系统（APS）和地面"反火箭炮、火炮及迫击炮"（C-RAM）系统类似，可直接对来袭弹药（包括以面空/空空导弹为代表的制导对空弹药和以RPG火箭筒为代表的非制导对空弹药）实施火力拦截的近距/超近距反导自卫系统（即机载主动防护系统），使其在战场上能以消灭来袭弹药的方式提升自身的自防护能力。对于配装有主动防护系统的军机来说，当其在战斗中遭到敌方制导/非制导对空弹药的攻击而情况危急，尤其是传统的机动规避和软杀伤手段均难以有效对抗时，机上的主动防护系统将会及时启动，探测、跟踪来袭弹药并适时发射拦截弹，以硬杀伤的方式对其实施火力拦截，力争在来袭弹药战斗部的有效杀伤范围之外将其彻底摧毁，至少也使其遭到局部毁伤或偏离正常飞行弹道以至于无法继续追踪目标，最终达到提高自身战场生存力的目的。
显然，通过引入主动防护技术，一方面可以在传统的机动规避和软杀伤手段之外，再为军机增加一种对付来袭弹药的防护手段，从而有效弥补当前军机针对来袭弹药的对抗手段过少、导致战场防护过于薄弱的问题；更重要的是，它将从根本上改变传统的军机防护模式，使其由消极被动地躲避、干扰、诱骗敌方导弹，转向积极主动地探测、跟踪、消灭来袭威胁，从而突破传统思想观念给军机防护技术发展带来的桎梏，为提高未来军机的战场生存力开辟一条全新的技术途径。由于机载主动防护系统在对抗来袭弹药的过程中，将根本无需考虑后者有无制导、采用何种制导方式/体制以及制导技术水平的高低，受军机平台自身飞行性能、空勤人员技能经验等因素的影响也很小，不仅可以从根本上克服机动规避、软杀伤等传统军机防护手段在防护效能方面的种种先天不足，使军机在未来战场上的生存力获得革命性提升，还能最大程度地避免传统防护手段对载机作战任务完成的各种不利影响，极大地提升作战灵活性。
机载主动防护系统拦截来袭空空导弹的作战过程示意图
此外，与目前舰载近防武器系统、坦克主动防护系统、地面"反火箭炮、火炮及迫击炮"系统通常会与其他防护手段配合使用一样，军机主动防护与传统机动规避/软杀伤手段之间也将是互补、而不是取代的关系，因此今后在为军机配装主动防护系统的过程中，还可以将其与机上原有的软杀伤自防护系统整合在一起，构成一套"软硬结合"式的综合自防护系统，战时可对来袭弹药（尤其是面空/空空导弹）同时实施软杀伤和硬摧毁，从而进一步提高军机的战场防护能力。
背景及相关技术发展历程
主动防护作为一种军机防护理念，在世界军用航空装备发展史上出现的时间并不晚。早在20世纪50年代，随着对空导弹对军机威胁的日趋严重，美国、苏联等国在研制B-52、图-95等远程轰炸机时，均曾考虑过为其配装具备反导自卫功能的航炮或空空导弹。这之后直到21世纪初的数十年时间内，美国、苏联（俄罗斯）、以色列、英国、法国等国均在此领域做了大量的研究工作，并提出了一系列名目繁多、技术路线各异的概念方案，对研发机载主动防护系统所涉及到的各个技术领域，例如主动雷达/激光、被动雷达/激光、被动红外/紫外等探测跟踪手段，遮蔽/腐蚀导引头、充气/非充气物柔性拦阻、破片/子弹丸杀伤、弹体直接撞击、激光高温烧蚀等目标毁伤方式，无动力滞空拦截弹、航炮炮弹、抛射式反导榴弹、反导自卫导弹、高能激光等反导拦截武器，均进行了全面的探讨论证。尽管由于部分关键技术迟迟无法取得突破，这些概念方案最终大都停留在纸面阶段，而没能转入正式的产品研制，但通过这一系列富有开拓意义的先期探索，为今后新一代机载主动防护系统的研发做了大量经验积累和技术储备。
进入21世纪以来，军机面临的战场威胁明显进一步复杂和严重：一方面，随着面空/空空导弹抗干扰能力的不断提高和攻击高机动目标能力的持续增强，导致机动规避、软杀伤等传统军机防护手段越来越力不从心；另一方面，在一系列局部战争和武装冲突中，以RPG为代表的非制导弹药对直升机的威胁日渐突出，而软杀伤手段对这类来袭弹药完全无效，机动规避则往往会因距离过近而效果不佳。在这样的战场环境下，主动防护相对于传统军机防护手段的种种独特优势非常引人注目地显现出来，对各国军方和防务工业界的吸引力也与日俱增。
军机主动防护概念示意图
与此同时，随着精确制导、微电子、新材料、先进制造等技术的飞速发展，一些先前曾严重阻碍军机主动防护技术实用化的瓶颈问题，如今均已不同程度地得到缓解甚至消除，甚至部分现役空空导弹都已具备了拦截摧毁来袭面空/空空导弹的潜力，这表明发展新一代机载主动防护系统的技术条件已经初步具备。正是在这样的时代背景下，以美国为代表的西方国家对军机主动防护理念的兴趣日趋浓厚，在相关领域的投入力度逐年加大，其技术也越来越接近实用化。尤其是在21世纪初的阿富汗、伊拉克战争和以色列-黎巴嫩、以色列-巴勒斯坦冲突中，由于美/以军直升机频频遭受便携式防空导弹、RPG等武器的袭击，两国相继开始了多型列直升机主动防护系统的研发。不仅如此，目前美国还已开始着手研发技术难度更高、应用范围也更广的固定翼飞机主动防护系统，并拟将其作为今后基于全新杀伤机理、反导作战效能更高的机载高能激光武器服役前的过渡装备。
国外发展现状
目前世界上，美国、欧洲、以色列等国家（地区）均在积极进行军机主动防护技术研究工作并取得了不同程度的进展，部分机载主动防护系统已经进入产品研制阶段，预计将会在今后十年内陆续正式投入使用。根据载机平台的不同，可以将目前国外在研的机载主动防护系统分为直升机主动防护系统、大飞机（包括运输机、加油机、预警机等）主动防护系统和战术飞机（包括战斗机、攻击机等）主动防护系统三大类。
在这三类机载主动防护系统中，直升机主动防护系统是技术最成熟、也最接近实用化的一种。这主要是因为在历次局部战争和武装冲突中，美国等西方国家军队的战术飞机、大飞机受到的威胁很小，直升机则有不同程度的损失，因此对主动防护系统这类装备的需求也更加迫切。此外，由于直升机战时经常处于低空/超低空低速飞行状态，有时还会在低空悬停、甚至地面停留，其运动状态、战场环境和潜在威胁等方面与地面车辆较为类似，因此可以大量借鉴、甚至移植坦克装甲车辆主动防护系统的成熟技术。自2010年以来，美国、以色列两国相继提出了"天使之火"（Angelfire）、"直升机主动防护系统"（HAPS）、"闪烁"（Fliker）等一系列直升机主动防护系统方案，其中"天使之火"和"闪烁"均是由坦克装甲车辆主动防护系统改型发展而来，"直升机主动防护系统"则是一种可与机上箔条/红外干扰弹共用发射装置的专用自防护系统，目前三者均已进入产品研制阶段并成功进行了靶场测试。
在大飞机主动防护系统领域，近年来国外也取得了相当进展。这主要是因为这类飞机在现代战争中的地位和作用日显突出，导致其在战场上面临的威胁也日益严重。此外，由于大飞机在载荷、空间、供能等平台条件方面较直升机/战术飞机具有明显的优势，搭载主动防护系统时面临的技术难度也相对较低。近年来，美国已经陆续推出了多个大飞机主动防护系统方案，其中以"动能空中防御"（Kinetic Air Defense）和"硬杀伤自防护对抗系统"（HKSPCS）最为典型。"动能空中防御"采用了先进的内埋式发射舱设计，以避免增加载机的气动阻力和雷达散射面积，计划用于配装B-2A、B-21等隐身轰炸机；"硬杀伤自防护对抗系统"除了考虑以传统的内置方式安装外，还可能会选择外挂吊舱、甚至伴飞无人机等方式来携带，拟用于运输机、预警机、加油机等大型作战支援飞机的战场防护。
欧洲"硬杀伤防御辅助系统"战术飞机主动防护系统拦截弹外形假想图
在战术飞机主动防护系统领域，尽管面临的技术难度相对较大，但国外也已经开始了这类装备的研究开发。目前美国正在进行"小型先进能力导弹"（SACM）和"微型自卫弹药"（MSDM）两种战术飞机主动防护系统的早期研究工作，欧洲则推出了"硬杀伤防御辅助系统"（HK-DAS）研制计划，拟用于配装现役的第四代战斗机（例如美国F-15/16）、第五代战斗机（例如美国F-22/35）甚至探讨论证中的第六代战斗机。这三种方案的拦截弹均为体积小、重量轻、机动灵活的小/微型空空导弹，其中"小型先进能力导弹"将具备格斗空战/反导自卫双重功能，"微型自卫弹药"和"硬杀伤防御辅助系统"拦截弹在紧急情况下，也可以用于对来袭敌机的自卫空战。
除了上述各种基于传统反导自卫弹药的军机主动防护系统方案外，目前美国还已开始了以高能激光武器为反导拦截手段的更新一代机载主动防护系统的技术预研，并正在实施"持久"（Endurance）、"盾"（SHiELD）、"光束投影及补偿"（BP&C）等一系列相关研究项目。其中的"盾"是一种供军机外挂携带的反导自卫高能激光武器系统吊舱，可用于战术飞机和大飞机的战场防护，该系统已经在2019年4月的地面射击测试中成功击落靶标，按计划将会在2021年由F-15战斗机携带进行空中测试。
尽管迄今为止世界范围内尚没见到机载主动防护系统产品正式投入使用，这类装备的作战效能还有待今后实战的检验，但从多年来国外进行的相关测试评估以及舰载近防武器系统、坦克主动防护系统、地面"反火箭炮、火炮及迫击炮"系统的实战使用情况来看，军机主动防护技术一旦发展成熟并广泛应用，必将会带来军机自防护技术领域的一次历史性变革，甚至在相当程度上改变未来空中作战的"游戏规则"，由此可全面提升未来军机的综合任务效能，并在战术思想、编制体制、装备体系等方面给世界空中力量的未来发展带来深远影响，其动向非常值得国内关注。（中国航空研究院）
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