半弹道跳跃式再入飞行与洲际弹道导弹突防

1半弹道跳跃式再入飞行与洲际弹道导弹突防桑迪（大学，湖南长沙410072）摘要：随着洲际弹道导弹的重视和发展的同时，防御技术也在不断提高，导弹突防成为日益重要的研究课题。而再入段机动是弹道导弹实行突防的有效手段。将跳跃式再入飞行的理念引用于弹道导弹的末段制导，通过预定程序控制导弹再入飞行，实现导弹机动弹道再入，可以使导弹射程增加，且弹道落点不易预测，从而使导弹预警功效降低，甚至避开导弹防御系统拦截区，达到较好突防目的。关键词：洲际弹道导弹；导弹突防；跳跃式再入；末段制导；导弹防御中图分类号：TJ013.2文献标识码：ASemi-ballisticLeapingReentryFlightandIntercontinentalBallisticMissilePenetrationSandy(NationalUniversityofDefenseTechnology,HunanChangsha,410072,China)Abstract:Withattentionanddevelopingofintercontinentalballisticmissiles,defensetechnologyisconstantlyimproving,andmissilepenetrationbecomesanincreasinglyimportantresearchtopic.Thereentrymaneuverisaneffectivemeanstoimplementballisticpenetration.Theideaofleapingreentryflightreferencetoballisticmissileterminalguidance,re-entryflightcontrolmissileviaapredeterminedprogramtoachievemaneuveringballisticmissilereentry,itcanmakethemissile'srangeisincreased,andballisticimpactpointisnoteasytopredict,sothatthemissilewarningefficacyreduce,orevenavoidthemissiledefensesystemtointerceptzone,andachievepenetrationbetter.Keywords:ICBMs;Missilepenetration;Leapingreentry;Terminalguidance;Missiledefense20引言弹道导弹的远程打击和精确命中能力具有极高的战略意义和威慑力。因此导弹突防能力也已日益受各国重视，当前战略弹道导弹突防主要采取携带多弹头(集束式多弹头或分导式多弹头)和突防装置的方式规避拦截。而再入段机动是弹道导弹实行突防的有效手段。采用新型的跳跃式再入弹道，通过预定程序控制导弹再入飞行，可以实现导弹机动弹道再入，使导弹预警功效降低，导弹防御系统产生较大的脱靶量，甚至避开防御系统拦截区，达到较好突防目的。以此原理为构想，可将弹头由卫星抛射，然后再入式飞行调整弹道，更能有效的防止拦截，还能达到及时快速打击的效果。1洲际弹道导弹的发展弹道导弹是导弹的一种，在火箭发动机推力下按预定程序飞行，火箭发动机关机后按自由抛体轨迹飞行。因此这种导弹的整个弹道可分为主动段和被动段。主动段弹道是导弹在火箭发动机推力和制导系统作用下，从发射点起到火箭发动机关机时的飞行轨迹；被动段弹道是导弹从火箭发动机关机点到弹头爆炸点，按照在主动段终点获得的给定速度和弹道倾角作惯性飞行的轨迹。弹道导弹按射程可分为洲际、远程、中程和近程弹道导弹。按国际上通行的惯例，洲际弹道导弹的射程在8000km以上。为了使射程范围覆盖广大的距离，弹道导弹必需发射很高，进入亚太空，进行亚轨道宇宙飞行。对于洲际导弹，中途高度大约为1200公里。使用射程大于被攻击目标距离的导弹，它能够到达一个非常高的高度，然后借助重力加速，以极快的速度俯冲下来，使得反导防卫更加艰难。比如说一枚3000公里射程的导弹如果用来攻击500公里的目标，它可以在到达目标时具有1200公里的高度，与洲际弹道导弹能够到达的高度差不多.这样，它就可以像洲际导弹一样以每秒6公里的速度冲向目标。这种速度大约是音速17倍至18倍，几乎不能防御。因此，长射程的战略洲际导弹的威慑力可见非同一般，洲际导弹一般都是有核国家才配备，被视为核三位一体中的最基础一极，洲际导弹的战略部署，将对世界各国的军事战备产生极大的震慑力。弹道导弹的前身是“飞弹”，世界上第一种实用的弹道导弹是二战时期德国的V2火箭。V2是单级液体火箭，火箭由液体火箭发动机推动，燃烧工质为液氧和甲醇，全长14米，重13吨，直径1.65米，最大射程320千米，射高96千米，可载弹头重1吨。V2采用较先进的程序和陀螺双重控制系统，推力方向由耐高温石墨舵片操纵执行。由于当时制导系统的精度所限，误差较大。自20世纪50年代以来，各国开始研制惯性自主式制导的弹道导弹。惯性制导技术的不断发展，使弹道导弹的命中精度有很大提高。例如60年代3初期，美国研制的民兵ⅠA洲际弹道导弹,射程8000千米，命中精度(圆概率偏差)为1.8千米；70年代研制的民兵Ⅲ洲际弹道导弹，射程13000千米，命中精度已提高到0.185千米。星光-惯性制导是在惯性制导的基础上，增加了星光测量装置，利用宇宙空间的恒星方位来判定初始定位误差和陀螺漂移，对惯性制导误差进行修正，进一步提高了导弹命中精度。因此，高精度的洲际导弹的战略意义不压于核武器。各国对弹道导弹的重视程度越来越高，在加大对弹道导弹研究的同时，也在对弹道导弹拦截的技术进行研究和发展，这对导弹的突防能力提出了更高的要求。为了突破反导系统的拦截，提高打击多个目标的能力，战略弹道导弹可携带多弹头(集束式多弹头或分导式多弹头)和突防装置。有的弹道导弹弹头还带有末制导系统，用于机动飞行，准确攻击目标。70年代初期和中期，美苏又分别研制成功带分导式多弹头的洲际弹道导弹。例如美国的MX“和平卫士”洲际导弹，每枚带有10个分导式核弹头，每个弹头的当量为33.5万吨TNT。2半弹道跳跃式再入飞行进展：再入过程中依靠自身结构或者外形不对称产生升力的飞行器称为半弹道式再入飞行器。航天飞机、宇宙飞船、部分卫星、一些类别的导弹、碎片和飞行器残骸都属于半弹道式再入飞行器。这种飞行器在控制、制导方面已受到较多关注。航天飞机和可重复使用运载器验证机都采用了升力式再入，升力式航天器由于升阻比大，可以使得再入轨迹比较平缓，航程和飞行时间比弹道式、弹道升力式长得多，其峰值载荷（热流、动压和过载）都比较小。2004年，中国正式启动月球探测工程即嫦娥工程，工程主要分为“绕”、“落”、“回”三个阶段。“玉兔号”飞行器的成功着陆，标志着探月工程“绕”、“落”阶段的完成。计划拟于2017年前后实现嫦娥五号的无人自动采样返回。嫦娥五号正式飞行任务中需要解决月面采样、月面上升、月球轨道交会对接和高速返回4大关键技术。而为突破高速返回技术必须先期进行半弹道再入返回飞行试验。即如图1所示。图1跳跃式再入示意图2014年10月24日，再入返回飞行试验器即“嫦娥5号T1”在西昌发射升空。“嫦娥5号T1”飞抵月球附近后，返回舱自动返回，从距地约38万公里的月球轨道返回地球，以接近第二宇宙速度（即11.2公里/秒，这一速度要比神舟飞船7.9公里/秒高得多）4进入大气层，经跳跃式弹起后，再次进入大气层，并在内蒙古中部着陆。此次真实飞行，为验证嫦娥五号以接近第二宇宙速度再入返回地球的相关轨道设计、气动、热防护、高精度制导控制及返回器回收等关键技术的突破提供了重要的试验数据。此次飞行器试验一大难点和亮点，就是以“半弹道跳跃式再入”方式返回地球。形象地讲，“半弹道跳跃式再入”类似于在河边打水漂，然后第二次再入大气层。这种方式可以最大限度延长飞行器在大气层中的飞行轨迹，提高航程调整能力，并且尽可能减速，避免因再入速度过高而导致的气动过载和热流密度大等问题。3洲际导弹的半弹道式再入构想洲际弹道导弹如今已经具备高精度和超远射程的优势，在研究弹道拦截的同时，如何有效的突防，提高命中率，这是当前十分被重视的话题。这次“嫦娥5号T1”试验主要目的是试验跳跃式的减速效果，但减速的同时大大增加了距离，也就是漂的就更远。“嫦娥5号T1”返回器有330公斤的重量，如果将返回器唤做弹头相当于三颗百万吨TNT的核弹头。“嫦娥5号T1”本次返回中漂了近20000公里，换做弹头，那就是20000公里的射程，而我国当前先进的东风-41射程为14000公里，这样的超长射程将远远超过当前世界上最先进的洲际导弹，射程的增长可使火箭更多的动力用于提高中途高度，从而使再入速度更大，大大增强突防能力。而且，这种半弹道跳跃式的飞行方式的意义更在于，我们可以决定导弹的弹道和落点，这将使得现有的根据发射轨道预判的雷达导弹预警的出错甚至失效。防御系统的有效拦截时间将会减短，这使得导弹的突防更加容易。本次试验中，“嫦娥5号T1”返回器第一次进入大气层的速度达到每秒11.2公里，第二次再入时已经减速为每秒7.8公里，这个速度既不会进入轨道成为卫星，也没有低到洲际弹道导弹再入的速度以下，相当于洲际弹道导弹的再入速度。因此，如果我们延续刚才的思路，将返回器换成弹头将会产生不亚于常规洲际导弹的速度和射程，然而却会减少打击的效应时间，即一旦有打击需要，直接从近地卫星上投射导弹，利用跳跃式再入规避拦截，大大提高了打击的效率。4结束语将跳跃式再入飞行理念应用到洲际导弹的弹道优化，在洲际导弹的再入段加入升力控制，以“打水漂”的形式二次再入，能有效地欺骗预警雷达的弹道预测，争取到更多的突防时间，跳跃式的再入还将大大增加洲际导弹的射程。直接利用近地卫星作为导弹的运载体和发射基，提高打击效率的同时，也将形成巨大的威慑力。不过，弹道导弹的姿态调整不像返回舱灵活，如何实现跳跃式弹道，以及保证导弹的精确命中率，仍需要技术细节上的攻关研究；和平利用宇宙的5国际航天发展趋势，一定程度上也延缓了导弹卫星化的进展。参考文献[1]弹道式、半弹道式、升力式再入特性分析百度文库=yXm98o_MwRexr5V6LqEA5DqboE8ZTth5VCJOrK6GxPdF7Qyqgjd7FMlJBlraFGshhdcsK5xlU8NaXEsrsjO6gO49T49vC4CyHuQnB22so33[2]弹道导弹百度百科=aladdin[3]洲际弹道导弹_百度百科[4]探月工程飞行试验器半弹道跳跃式再入方式返回地球有什么值得称赞的优点吗？[2][航天]CE-5T1返回器“太空打水漂”（即“半弹道跳跃式飞行”）示意图