中国人民解放军建军80周年成果展于2007年7月16日在北京中国人民军事博物馆隆重举行,展会上凯山一号防空导弹摇身一变成红旗-12,让人不免跌掉眼镜,这个长期以来颇受怀疑的型号难道真的土鸡变凤凰么?凯山一号是什么时候得到解放军亲睐了呢?!
KS-1防空导弹系统正式以红旗-12的身份亮相,联想到前段时间有关马来西亚计划引进该防空系统的报道,所以尽管该系统的展出相当低调,却丝毫抵消不了人们关注的热情。凯山一号武器系统是号称具有全空域全天候作战能力和同时追踪拦截多个目标的能力,也能拦截空对地导弹。它是中国第一种采用相控阵雷达技术的防空导弹,所以在技术上堪称目前大陆最先进的国产导弹之一。KS-1导弹所使用SJ-202型雷达最大搜索距离115公里,最大跟踪距离80公里,导弹的外形接近英国的短剑,除了射程较近外,其它性能优于台湾天弓-I型。
历经二十年风雨,历经磨难,我军果然也装备了KS-1,而且编号居然是HQ-12!值得欣慰的是,HQ-12和外贸型KS-1/1A还是有区别的,我军装备的凯山一号是主动导引头末制导,而不再是“换上了固体发动机的红旗-2,被总装首长称为“具有里程碑意义的事情”。
回头想想,整整四十年基业,型号排到两百多位,结果呢?拥有好几十年历史的“红旗”2至今仍在坚持不懈打主力,想来令人收酸!让人欣慰的是,现在红旗-2终于有凯山一号演变的红旗-12接班了!
KS-1防空导弹系统计划的由来
CADT在1980年早期开始发展KS-1地对空导弹系统。CADT就是国防技术研究院,中国顶级面空导弹设计和制造者,位于北京西郊,隶属于中国航天科工集团(CASIC),该院也叫中国长风机械和电子技术研究院或航天二院。KS-1地对空导弹1989年第一次试射,1991年导弹在巴黎航空展对民众被首先展示。KS-1地对空导弹系统发展计划在1994年完成初步定型,但是因为导弹有许多不令人满意的性能,当时没有没有获得PLA的定单。
KS-1的尺寸可与俄国S-300相比较,但是它的性能非常次于S-300。,虽然一些报告称少量的导弹用于试验和评估在九十年已经被交付到PLA,但大家普遍怀疑导弹是否最后能否被PLA接受。
在1990年后期,CADT开始发展KS-1A改良型,然后被中国国家精密机械进出口公司(CPMIEC)推销到出口市场。在2005年12月,中国国家媒体报道马来西亚已经同意购买中国KS-1A地对空导弹系统,这是凯山防空系统首次得到性能正式认可和第一笔订单!
有说法认为LY-60和KS-1都是红旗系列中的导弹,因没有列装而被取消了“红旗”称号。现在从军博会上看凯山摇身一变成红旗-12来看不无道理。
凯山地空导弹性能
凯山地空导弹系统是一种有多目标截击和追踪能力的先进防空系统,每个作战单位拥有24枚导弹,导弹弹头超过100公斤,能以20G转弯,最大速度小于4倍音速(小于1200米/秒),可攻击750米/秒作5G机动的目标。导弹采用少烟药粒,减少尾焰对TVM导引信号哀减和干扰。
KS-1使用SJ-212相位阵列搜索/导引雷达。该雷达搜索距离115公里,追踪距离80公里,导引距离大于50公里(导弹有效射程42公里),方位扫瞄角120度,波束宽之度,工作频率估计是G波段,某些数据与爱国者的MPQ-5雷达相似,甚至雷达仰角(67.5度)也可能相同。两者的外型相似,都有一个接近圆形的主天线阵列负责搜索,但是SJ一202的敌我识别(IFF)天线装在主天线上方,而非类似MPQ-53装置在下方,形状也不相同。但它们都以L波段工作,抗干扰的旁瓣对消阵列SJ一202是3个矩形,置于主天线下方,MPQ-53则置於3个地方,数量为5个,形状6角形。负责TV M的导引天线,MPQ-53只有右下方的一个,但SJ-202则有左右上角和右下方共3个。前者能够同时控制3枚导弹,后者应能导引2枚导弹,整个雷达共计可导引6枚导弹同时攻击3至6个目标,具有较强的抗干扰和对抗空对地导弹的能力。
系统设计主要在500米到最大25,000米的高度同飞机和直升飞机交战,KS-1 也能同空射战术导弹交战。单室双推力固体导弹,重量886公斤,能同飞行在0.5公里低空和25公里高空的目标交战,倾斜射程7公里到42公里(KS-1A 50公里)和最大速度1,200。基本型KS-1采用SJ-212 3D相控阵雷达引导,搜索距离115公里,跟踪距离80公里和制导距离50公里。雷达在G-波段工作,能引导六枚导弹攻击三到六个目标。它也据称有一个给人深刻印象的反干扰能力。改进的KS-1A 采用一套更先进的HT-233 3D C-波段单脉冲平面相控阵雷达引导。
改进的KS-1A采用一套更先进的HT-233 3D C-波段单脉冲平面相控阵雷达引导,操作300MHz带宽和搜索距120 公里和追踪距离90公里。它能发现在方位(360度)和俯仰角(0到65度)的目标。连结到旅指挥和控制中心,它能追踪大约100个空中目标和能同时交战目标超过50个。
凯山一号重新得到军方青睐的原因分析
这次军博展览会上,KS-1防空导弹系统正式以红旗-12的身份亮相,联想到前段时间有关马来西亚计划引进该防空系统的报道,所以尽管该系统的展出相当低调,却丝毫抵消不了人们关注的热情。
1998年,中国精密机械进出口总公司首次将KS-1防空导弹系统的模型带到珠海航展上展出。因为该系统采用了当时国内并不多见的相控阵雷达,而且又是中国继“红旗”-2之后公开披露的唯一一种中高空中程防空导弹系统,所以受到国内外人士的广泛关注。此后,尽管每次珠海航展都会例行展出KS-l系统模型,却没有更详细的信息透露出来。期间又出现了KS-1A,研制方对两者的区别也闭口不谈。直到最近展出车载导弹发射装置实物,也没有披露过多参数。在很长时间内,研制方对KS-l防空系统的参数和发展情况不但没有进一步地公开,反而捂得更紧,似乎也从侧面证明该系统可能将被军方采用。
按照现在的技术标准衡量,KS-1防空系统似乎很令人失望,仿佛是一种一蹴而就、然而我们也不难发现,凯山一号是以成熟技术为主的高性价比产品,经过改良后的最新产品可以大列装备部队,替换超期服役的红旗-2防空导弹。
1.高性价比和技术成熟
从发射装置上看,凯山一号防空系统采用了古老的双联装单臂回旋式发射架,后来将发射架装于重型越野卡车上,形成了一套类似“红旗”-6l的自行式双联装发射装置。 KS-l所采用的防空导弹也中规中矩,并没有太出彩的地方。近年国外高速防空弹多采用尾舵式布局,弹体光滑、阻力小。KS-l采用了常规的正常式气动布局,弹翼位于重心靠后位置,弹尾布置尾舵。 KS-1防空系统第三个令人匪夷所思的地方是:虽然采用了相控阵雷达,但仍然沿袭了全程无线电指令制导方式。
整体设计及性能已经落后于时代的KS-1到今天本应作为纯粹的外贸产品,能够出口到马亚西亚已是万幸,没想到现在摇身一变成红旗-12,成为我军自己自用玩艺!原因可能是HQ-9产能严重不足,而大批HQ-2导弹营又急待换装,凯山作为一款性价比较高的防空导弹,将来可以与红旗九进行高低搭配。
KS-1A整体性能接近台湾仿制爱国者的天弓-1,而天弓-1跟美军的“爱国者”初基型相比又有明显的性能缩水。也就是说,KS-1的基本性能跟美国17年前在海湾战争中使用的“爱国者”初期型比还有不小的距离!如果用最新的KS-1A的数据作比较,该弹重量与台军的天弓1接近,最大射高也差不多,但最低射高这一项却比天弓1低了不止一个档次——KS1A为500米,天弓1为30米!这意味着KS-1A所能对付的目标类型十分单一,即没有现在十分提倡的反导能力,哪怕是有限的,也打不了低空飞行的攻击机和巡航导弹,而只能打打中、高空的飞机。所以还得为其配置一批其它型号的低空防空导弹——不仅仅为了弥补其火力盲区,还要保护KS-1本身的阵地。至于射程,该弹比天弓1小了10公里,比爱国者的初期型小了足有30公里!
“爱国者”初期型为程序+指令+TVM 半主动复合制导,KS-1A有雷达、电视雷达、红外图像雷达、电视或红外图像手动追踪四种+全程无线电指令制导。而爱国者PAC2同样具有全天候、全空域作战范围,并提升了拦截高性能飞机、空地导弹、巡航导弹乃至战术弹道导弹的能力。到PAC3阶段的时候,爱国者已经成为世界上第一种采用直接撞击杀伤方式的低层战区导弹防御系统,并兼具拦截飞机和巡航导弹的能力。PAC3将替代PAC2导弹,成为21世纪初期美国陆军陆基低层战区导弹防御系统的主战型号,发展时间相差不大的KS1A对PAC3的性能只能仰望其项背。
KS1A的相控阵雷达相对来说性能还比较好,但是导弹本身性能不强,以至于有人说KS1A这个“固体火箭发动机版的HQ-2”白白浪费了这么好的雷达。
与俄制防空系统的对比
在争取马来西亚市场时,“凯山”是同俄罗斯BUK-M1-2中程防空导弹系统竞标后得到认可的。谈到同国外产品的竞争,很多人都首先想到中国产品的价格优势。其实,自上世纪90年代以来,高技术装备在历次局部战争中显示出强大威力,大多数国家开始把武器的技术水平而不是价格放在首位。中国近几年出口的军品也多是靠先进技术和性能打开局面的。因此,“凯山”必然在性能上有独到之处,才能战胜性能不俗的BUK-M1-2。
BUK-Ml-2是一种介于9K37 BUK(SA-11)和BUK-M2(SA-17)之间的防空导弹系统,一个BUK-M1-2作战单元采用一部9Sl8Ml-l相摔阵目标搜索雷达和9S470M1-2指控中心,最多6部9A310Ml-2发射照射车(一部车可照射、射击一个目标),最多6部9A39Ml发射/装填车,必要时可以发射导弹。该系统可采用9M38Ml和9M317两种型号导弹。KS-l和BUK-M1-2的具体技战术性能对比,俄式系统在多项指标上均超过KS-l。
KS-l系统中,只有一部相控阵雷达完成搜索、跟踪、制导任务,系统大大简化,无论成本还是系统维护比BUK-M1-2看好。
马来西亚最终选择了KS-l,这里面肯定有价格因素,但肯定也看中凯山在性能上的某些独到之处。
2.相控阵雷达:
凯山是国内第一款采用相控阵雷达的防空导弹系统,凯山系统有着与“爱国者”相似的相控阵雷达,是其最神秘之处。
美国一直怀疑中国KS-1防空导弹的制导雷达使用了美国“爱国者”系统的技术。可能是因为KS—l使用的制导雷达在外形上与“爱国者”系统的AN/MPQ-53相控阵雷达有些相似。90年代中期,大概在“凯山"系统首次展出模型前后,美国的一份报告指责中国“剽窃”“爱国者”技术,并且专门派遣了一个调查团到以色列,美国认为中国从以色列那里得到了“爱国者”防空系统的详细资料。
除了价格等因素以外, “凯山”在马来西亚能够战胜BUK-M1-2很大程度上是因为其先进的多功能相控阵雷达。根据珠海航展上的资料显示,KS-l采用的制导雷达为H-200型制导站。该雷达远比BUK-M1-2的照射雷达复杂得多,采用了频率捷变、旁瓣对消、消隐、先进抗干扰算法等技术,抗干扰能力强、平均功率大,拥有较远的“烧穿距离”,能够在复杂的电磁环境下作战。与此形成对比的是,虽然俄方宣称BUK-M1-2同样具备很好的抗干扰能力,但是仍然备份了光瞄系统,可见对其抗干扰性能信心不足。
3.雷达主动导引头末制导
我军装备的凯山一号是雷达主动导引头末制导,被总装首长称为“具有里程碑意义的事情”。在凯山第一发导弹飞行试验中,全面检验了导引头、接收应答机设计,在地空导弹中第一次实现了主动导引头末制导,这在中国防空导弹研究史上非常具有划时代的意义。
下面我们来认识一下雷达导引头技术 :
雷达导引头作为弹载敏感器,用来发现目标、从接收信号中提取跟踪数据,并计算出本身产生的控制导弹飞行的指令和信号。随着导弹接近目标,固定的导弹瞄准角误差将致使瞄准线误差不断减小。雷达导引头尽管比驾束制导和无线电指令制导系统的弹上设备复杂,却能提供更高的制导精度。
50年代的空袭以高空飞机入侵为主,美国第一代远程、高空地空导弹和空空导弹开始装备雷达导引头,有效地提高了高空防空导弹的命中精度。这一阶段研制的雷达导引头以非相干主动式脉冲雷达为主,多采用磁控管发射机,作用距离较远。其非相干脉冲波体制技术简单,从杂波背景中检测弱小目标回波的能力差,因此只能对付大型军舰和高空飞机; 美国某些空空导弹开始采用连续波锥扫半主动雷达导引头,利用多普勒技术使低空性能有了改善。第一阶段的末制导雷达用的是电子管电路,体积大、笨重、耗能多、抗干扰能力差。 典型型号:美国远程高空地空导弹“波马克”、空空导弹“麻雀 ”AIM-7B、前苏联反舰导弹“冥河”、“沙道克”的主动雷达导引头。
60年代--70年代 ,空袭飞机为了躲避高空地空导弹的打击,改由低空或中低空突防为主,以便利用强烈地杂波的掩护入侵。非相干主动式脉冲雷达导引头已不能适应,防空导弹需要抗地杂波性能好的导引头; 空袭机群和入侵舰艇施放电子干扰,要求导弹的末制导雷达具有抗干扰能力。 防空导弹雷达导引头以连续波倒置单脉冲半主动雷达为代表。倒置接收提高了抗地杂波和人为杂波干扰的能力,单脉冲技术提高了抗角度欺骗干扰的能力,因而改善了中低空、低空地空导弹和空空导弹的性能;反舰导弹固定脉冲波形的主动雷达导引头普遍采用了频率捷变和单脉冲技术,提高了抗干扰能力;电路实现了半导体化,采用了数字电路,降低了成本,减轻了重量,提高了导引精度。 典型型号:美国的“改进霍克”、英国的“天空闪光”、意大利的“阿斯派德”等导弹的雷达导引头。
80年代初--80年代末 , 为了对付多目标空袭,需要防空武器系统在短时间内迅速发射多枚自主式导弹,增强火力; 要求防空弹能对付多空域(特别是低空、超低空)入侵的目标; 能抗强干扰;能对付小目标(包括隐身飞行器)的攻击。美国地空导弹开始采用初始段程序、中段指令、末段TVM的复合制导方式。TVM制导实质上是半主动寻的导引体制的变型,是一种转发式制导; 美、前苏联、西欧新设计的面空导弹多采用多功能相控阵雷达进行无线电指令中制导、用主动式脉冲多普勒雷达作末制导的体制。新型的空空导弹为了实现在防区外对多个目标进行攻击,实现“发射后不管”和下视/下射能力,也采用了主动式脉冲多普勒雷达导引头。第3阶段的主动雷达导引头比第1阶段的主动雷达导引头在技术上有了很大提高,用主振放大链的相干发射机代替了非相干磁控管发射机,大大提高了抑制地、海杂波的能力,改进了低空性能。用速度分辨代替距离分辨后,提高了分辨目标的能力; 开始研制毫米波导引头,用以装备反集群坦克和防空的精确制导武器; 广泛采用固态电路和数字电路以及开槽波导天线阵,减轻了导引头重量,缩小了体积; 装备了可编程弹载计算机,能自适应控制雷达参数,以适应各种作战环境并增强抗干扰性能。 典型型号:“爱国者”导弹、“不死鸟”、“先进中程空空导弹”、“沃斯普”(WASP)导弹的雷达导引头。
海湾战争中装备雷达、红外、激光、电视导引头的精确制导武器在高技术局部常规战争中的巨大作用,对各国军备科研生产产生了强烈的激励和影响,许多国家针对海湾战争中各种精确制导技术暴露出的问题,正在调整研究计划。同时,单片式微波集成电路研制成功并已批生产毫米波技术趋于成熟,高速微处理机飞速发展,对雷达导引头的发展创造了极为有利的条件,出现了一些新的动向。
总的来说,美国在雷达导引头技术的所有方面都处于世界领先地位。美国国防部的“微波/毫米波集成电路计划”、“超高速集成电路计划”、“制造技术计划”、“高灵敏度雷达”计划为美国雷达导引头的发展提供了强有力的元器件和技术支持。80年代以来,主要发展混合微波毫米波集成电路的收发模块。90年代,砷化镓单片微波/毫米波集成电路将成为雷达导引头装备的重点。同时,在美国星球大战计划(现在改称“弹道导弹防御”计划)的带动下,特别是美国于1992年提出的发展第三代动能拦截弹技术,即“有识别能力的拦截弹”;及战区导弹防御系统,对雷达导引头的发展有巨大的带动作用。毫米波技术已达到可以制造雷达的程度,94GHz毫米波发射接收机制造技术已迈向微波毫米波单片集成电路阶段,现在的问题是进一步发展制造基础,以降低成本。合成孔径雷达导引头已制造出样机,激光雷达已进入“研究和发展系统”这一阶段,多传感器复合导引头也取得了研究成果,正研究自动识别目标的智能导引头。
俄罗斯在激光雷达概念方面是先进的,有创新,但他们相应的技术基础则远落后于美国。其高灵敏度雷达总的水平属于一般。
法国、德国、英国在雷达导引头技术的研究方面比较先进。他们都报道了在进行合成孔径雷达和逆合成孔径雷达的研究,并正在执行技术基础计划,以识别在强杂波环境中的目标。
中国凯山系统首次采用雷达主动导引头末制导,是与世界先进水平相一致的,具有相当划时代的意义。
4.大功率数字随动系统
凯山系统采用了当今最先进的计算机控制技术、脉宽调制技术、光电隔离技术、角度测量技术、可控硅整流技术、电磁屏蔽技术和PID调节技术.该系统设计简单,控制精度高,自适应能力强.这套大功率数字随动系统可广泛应用于地空导弹发射装置、地面火炮发射装置、舰艇弹炮发射装置
5.未来具有广泛的改良前景
根据目前防空系统的发展趋势应有三个发展方向:
一是增大射程: KS—l首次展出后披露其射程为42公里,相对于目前世界上大多数大型防空系统而言,射程偏低。KS-l系统42公里的最大射程通常是对大型慢速飞行目标而言的,本来横向过载不是很大的导弹,在射程末端的机动性进一步降低,所以对于具有高机动性的三代战机,其有效射程可能远达不到这个数值。因此,有必要提高导弹的动力射程和机动能力,在这方面“凯山”大有潜力可挖。
“凯山”系统采用的导弹全长5.6米,弹径400毫米,弹重900公斤。保持这一体积,通过优化飞行弹道、改进发动机燃料等措施,完全可以达到70公里甚至更大的射程(重约1000公斤的“爱国者”PAC-2导弹射程达100公里)。当初,S-300PMUl采用的48N6E型导弹相对于S-300PMU的5V55L型导弹,装药并没有增加多少,但是通过采用高抛“准最佳弹道”,射程猛增了一倍。当然,导弹系统的改动“牵一发而动全身”。制导雷达也要增加功率,而且要改变制导方式以及控制率,可以说整个系统都要“重来”一遍。这种“改进”可能本来是研制方的初衷,但出于时间和技术等因素,首先推出KS-l以及KS-1A,待技术和时机成熟后再推出其增大射程的改进型。
第二个改进方向垂直箱式发射:随着我国在微电子技术、先进固体发动机技术以及先进气动布局研究方面的突破,完全可以研制出一种体积更小、机动性更强、射程保持不变的新型导弹。再使用逐渐成熟的垂直发射技术或者类似“爱国者”的箱式发射系统,单部发射架可载弹4到6枚,并将制导站改为自行式,那么整套系统作战时只需要一到两部发射架、制导站和控制中心以及必要的标定车辆,就可以完成基本作战任务。这样一套系统将大大增加系统的机动性、减少暴露机会,从而增大作战时生存概率。
第三个改进是随着凯山采用箱式垂直发射技术后还可以上舰,由于其本身先进的相控阵雷达与现在新驱的相控阵有相通之处,将来凯山舰载垂直发射型也可以做为老式军舰改装和新型护卫舰的防空利器。
凯山演变而来的红旗-12地空导弹武器系统是全天候、中高空、中程防空兵器,主要用于担负要地和野战防空任务,拦截第三代作战飞机、武装直升机和高空无人机,可以独立担负防空任务。
现在陆军防空导弹火力的主力是HQ-2和HQ-7,有少量HQ61在役,HQ7和HQ61均属于近程中低空防空导弹,火力覆盖范围小,各自雷达系统的作用范围也小,KS-1的加入则可以把目前仅有HQ7+HQ61组成的近程中低空防空保护伞向外扩展到中程中高空,KS-1A的相控阵雷达与HQ7和HQ61的雷达一并纳入战区C4ISR实现情报共享,KS-1雷达搜索距离远精度较好的优势得以发挥,同时可以给HQ7HQ61进行查漏补缺提供先期预警,使之可以做到有效准备和有效搜索。另外,KS-1A与HQ2有一定的技术沿袭,训练使用都容易达到熟练水平,能够最快形成战斗力。2008节点将至,军事斗争准备也日益紧张的时候。所以KS-1A尽管从技术上看并非顶级水平,但该弹进入解放军陆军服役仍有着不小的意义和充分的理由。
以上都是把凯山系统与其他导弹系统做单向比较,实际上凯山一号能够演变成红旗-12正式装备部队,最应归功于近年中国军事技术和国防尖端项目这个大系统获得了各种各样的成功,是国防军工厚积薄发的结果。凯山防空系统虽然不是最先进的,但中国已经建立完善的国土防空一体化联合预警系统,在这个大系统下,统一指挥共享资源,情报共有,这就成了凯山作战能力的倍增器,中国国土防空必将走进“凯山时代”!