DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2023.18.006
2022年10月9日,即克里米亚大桥爆炸事件发生后第二天,俄罗斯开始对乌克兰实施报复,使用巡航导弹、自杀式无人机等武器攻击乌克兰目标。综合俄乌双方公布的信息,俄军多轮空袭中具体使用的武器包括Kh-101和Kh-555空射巡航导弹、“口径”HK海基巡航导弹、“天竺葵”1/2自杀式无人机、Kh-35空射反舰导弹以及S-300防空导弹。在这次俄乌冲突中,俄军尝试把现役和库存的各式导弹用于对地攻击,多次利用Kh-22/32空射反舰导弹攻击乌地面目标,“舞会”和“堡垒”岸舰导弹也多次现身战场,因此使用Kh-35“天王星”空舰导弹攻击地面目标也不稀奇了。但是采用S-300防空导弹攻击地面目标的案例还是非常少见的。
其实,这并不是S-300防空导弹首次在俄乌冲突中使用。2022年7月,乌克兰和美国华盛顿战争研究所都声称俄军使用S-300导弹攻击了乌克兰的地面目标。乌克兰南部尼古拉耶夫州州长维塔利·金在社交媒体上表示,俄军向该州发动攻击时,使用S-300防空导弹系统发射了12枚导弹,并未造成人员伤亡。他还指出,尽管这些导弹加装了卫星制导系统,但仍不甚准确。之后几天乌克兰南方作战司令部也发布了类似的内容。俄军对于当时乌克兰方面的说法没有进行回应,但从导弹残骸来看,应该是S-300防空导弹。
美国国防与军事专家艾克塞在《福布斯》杂志撰文称,此举让人感觉到了俄军的绝望,很明显俄罗斯军队的远程精确制导弹药越来越少,让他们没有其它办法从己方控制战线之内,对约80千米之外的尼古拉耶夫州进行打击。我们越来越多地看到俄罗斯人在对地攻击中使用原本不适合对地攻击的导弹。不仅仅是S-300,比如,俄罗斯海军使用“棱堡”岸舰导弹系统向乌克兰地面部队发射了“缟玛瑙”反舰导弹。俄罗斯空军最近用Kh-32超音速导弹袭击了乌克兰的一家购物中心,该导弹主要任务是攻击航空母舰。许多人不禁要问,作为一款执行防空任务的导弹,S-300防空导弹能客串地对地弹道导弹吗?
苏/俄防空导弹的“祖传技能”
可以说,使用防空导弹打击地面目标是苏联/俄罗斯的“祖传技能”,早在苏联时期,苏军在演习中就曾使用S-75防空导弹进行打击地面目标的试验,部队在训练或演习时,也会安排这样的科目。既然性能属于第一代水平的S-75防空导弹都能用来打击地面目标,对于性能更先进的第三代防空导弹的代表S-300导弹,那更是不在话下。
从相关媒体报道中可知,S-300防空导弹打击地面目标是俄罗斯/白俄罗斯防空部队的演训科目之一。据《俄罗斯报》2011年5月报道,俄东部军区空军和防空军的三个防空导弹团在特列姆巴训练场举行的演习中,向一个“未知的武装编队”发射了5枚S-300防空导弹,该编队被完全摧毁。同年10月7日,白俄罗斯总统亚历山大·卢卡申科在为俄罗斯记者举行的新闻发布会上说,白俄军队在演习中首次使用S-300防空导弹对几十千米之外的地面目标进行了打击。最近一次S-300防空导弹对地攻击演练发生在2017年5月,俄新社称俄东部军区防空部队在哈巴罗夫斯克的一次演习中使用S-300防空导弹系统,摧毁了地面上模拟的“敌方装甲车”目标。如果上述报道属实的话,俄军只是在乌克兰战场上将S-300导弹的对地攻击科目转化为实战行动而已。
乌克兰方面不断指责俄罗斯对其境内发射S-300防空导弹,但基辅在宣传上似乎不太了解防空导弹与弹道导弹的区别。S-300防空导弹系统的确能够准确打击地面目标,但射击距离不会很远。无论如何,S-300导弹不会打到乌克兰首都。首先,基辅的“专家”要让所有人都相信,俄罗斯好像转而采用之前的5V55R老旧型号防空导弹,以及更早期的5V55K型防空导弹打击地面目标。原因很清楚,据他们说,俄罗斯的“口径”巡航导弹和“伊斯坎德尔”战役战术导弹储备早已耗尽。现在这些“莫斯科佬”们正从库房中清理闲置的珍品库存,由于没有适合这些导弹的任务,其价值自然无法体现。乌克兰估计这些导弹储量至少有1万枚。
宣传上还有其他“新鲜气象”,乌克兰指控俄罗斯已经在使用虽说不是最新型号,但仍然相当短缺的S-400“凯旋”防空导弹系统48N6DM型导弹。关于这一点,前不久乌克兰《国防快报》进行了报道,甚至援引了据说是该导弹碎片的照片。在同一材料中,还提供了一张带有圆圈的地图,根据该刊物的说法,这些圆圈代表了位于白俄罗斯防空营阵地上3个S-400防空导弹系统的杀伤区。不知什么原因,图上的杀伤半径达到230千米。作者称之为“证实的距离”。不知道由谁、什么时候,最主要的是向谁证明什么。需要明确的是,制造商保证的对高空非机动空气动力目标的杀伤区远界为250千米。然而为什么基辅得出对地面目标的射击距离为230千米的结论?这只不过是一个典型的非军人,而且看起来很像不懂技术的“研究专家”分析军事技术问题的例子。
射击远程目标时,防空导弹采用高抛弹道。因此,导弹自上而下攻击目标,其速度矢量朝下一定的角度,指向目标方向。射击中/近程目标时,无需高抛弹道,导弹自下而上攻击目标。因此,导弹脱靶后将继续爬升一段时间。能够在250千米距离和15~20千米高度上拦截空中目标的防空导弹,飞行速度达2千米/秒,此时拥有巨大的动能和势能储备。如果导弹没有命中目标,随后自动驾驶仪未启动极限爬升功能,紧接着安全执行机构(为简单起见,称之为引信,尽管不确切)没能执行自毁操作,那么导弹将继续飞行。的确,由于导弹状态不正确,地面雷达发出的弹道修正指令将不再起作用,导弹飞行已不可控。
但乌克兰上空没有高空目标,因此,没有必要将导弹导引到这样的位置。乌克兰的所有飞机都被压制在地面,出于安全上的考虑,“飞机升限”1000米之上,飞机不飞。即使在试图使用“哈姆”反辐射导弹时,为发射导弹需要飞机尽可能爬升,乌克兰飞行员也尽量避免冒险。当导弹没有命中低空目标,且自动驾驶仪和引信失灵时,防空导弹飞不远。所以这是一个有误导性的骗局。
是的,48N6DM防空导弹也许会在脱靶、且弹上设备故障的情况下飞行500~600千米,但没有出现合适的条件。然而,不只是基辅的“专家”为了炫耀他们的技术知识,使公众相信俄罗斯人“对S-400防空系统进行了升级改造”,似乎现在可以完全放心地将该系统的防空导弹“客串”弹道导弹使用。结果恐怕要让他们失望了。S-400防空导弹系统不能在这么远的距离上使用其配装的防空导弹,像弹道导弹那样射击地面目标。首先通过弩炮解释一下什么是弹道导弹。“弹道”不是导弹的尺寸和距离特性,它是导弹飞行原理的标示。不只是导弹,它包括所有按弹道发射的物体。该术语来自古代作战投掷机——弩炮的名称。任何以某种方式向上抛掷的物体都会沿着弹道飞行。它可以是弹弓射出的石子,是手榴弹和迫击炮弹,是火炮弹丸以及多管火箭炮发射的火箭弹,还可以是运动器具,包括链球、铁饼、标枪、各种球类,甚至是跳高或跳远运动员。文中典型的炮射炮弹的飞行轨迹图片(左下)是对弹道的最好解释。注意观察可以发现,当发射角(炮管升高角)取不同值时,有可能得到相同的射击距离,不过这种情况下,炮弹接近目标的角度不同。在真空区,例如在月球或无大气层的行星上,弹道将是一个正抛物线,但在考虑空气阻力时,弹道大不相同。炮弹上升对应的弹道部分与炮弹下降对应的弹道部分不一致。
为了更好地解释S-300/S-400防空导弹系统是如何射击地面目标的,需要了解主要弹上设备的工作原理。
自动驾驶仪:执行制导指令,指令变换,并将其发送给控制舵偏转的舵机;计算设备:实际上就是和所有传感器协同工作,控制各弹上设备的计算机;惯性制导系统:与巡航导弹不同的是,该设备在防空导弹中不起引导作用,但会产生偏离地面给出的飞行方向的信号,其中飞行方向并不总是与目标的方向一致。惯性制导系统每秒由地面校正几次;安全执行机构:它是一个具有多级保险的执行装置,在地面对导弹进行勤务处理以及导弹初始飞行段能保证其处于安全状态,并保证在导弹飞行过程中按程序可靠地解除保险,使它处于待发状态,当引信送来起爆脉冲时可靠地起爆战斗部;无线电引信:确定导弹从目标旁飞过的时刻,无线电引信产生起爆脉冲,送入安全执行机构,实时引爆战斗部,以保证战斗部破片覆盖目标;弹上电源:防空导弹飞行过程中,向弹上电子设备提供所需的电能。
接下来,让我们看看防空导弹沿弹道飞行图(上图)。防空导弹的技术要求较为严格,其作战目标是飞行器,飞行器目标相对较小,速度快,作战中对防空武器的反应速度要求高,相比之下,打击地面或水面的慢速移动目标或固定目标则较为容易。因此防空导弹在进行适当改装后,可实现对地面和水面目标的打击。
能够射击地面目标和水面目标,是世界主要军事强国防空导弹系统的制式状态(常规模式),如俄罗斯“山毛榉”、“铠甲”防空导弹,瑞士的“阿达茨”,英国的“海参”“海标枪”,以及美国的“标准”系列等防空导弹,都是可以用于打击地面/水面目标的导弹,S-300/S-400防空导弹系统也不例外。S-300防空导弹系统对地面目标和水面目标的射击是由系统总设计师鲍里斯·布恩金在最初的产品中设想的,后续型号保留了该功能。不过,由于防空导弹造价高,一般仅在陆军需要火力支援,既没有火炮也没有多管火箭炮可用时,才跨界作为弹道导弹使用。当然,防空导弹也可对水面舰船射击。事实上,防空导弹对地面目标和水面目标的射击效果远低于多管火箭炮或反舰导弹,而且这种代价要昂贵得多。
俄罗斯防空导弹采用全程指令制导方式射击地面目标有两种方法。方法一:射击雷达可观测的地面目标。顾名思义,S-300防空导弹武器系统的照射制导雷达或者S-400防空导弹武器系统具有相同功用的多功能雷达系统(以下简称“雷达”),应该有目标直视能见度。此外,还需要满足一个条件:目标的雷达对比度要强,即在无线电波段中清晰可见。例如,在平坦地域建有十层楼房的城市内,这种雷达视距可保证达到32千米左右。如果防空导弹系统位于城市上方100米高处,则雷达视距可达52千米。按照该方法,在射击地面目标状态下,防空导弹系统实际上利用无线电指令制导导弹—雷达同时观测地面目标和导弹,比较其坐标,形成K1、K2制导指令,引导导弹飞向目标。
弹上自动驾驶仪将这些指令变换为控制舵机电机的电压,在这种情况下,雷达形成的指令控制导弹不直接飞向目标,而是在视线之上200米高度飞行以免与地面相撞。随着与目标的接近,高差逐步减小,导弹最终被引导至目标上方30~40米处。因为防空导弹配装有破片杀伤型战斗部,在这样的高度起爆,预制杀伤要素形成的破片流能够有效杀伤目标。但在50米以上的高度引爆战斗部没有特别的意义,杆条形破片杀伤体将失去毁伤能力。
在射击地面目标模式下,弹上无线电引信转入由雷达起爆战斗部状态。导弹接近目标时,雷达先向导弹发出“远距作用”K4指令,再发“无线电引信转入由雷达起爆战斗部的工作状态”K5指令,导弹到达目标时,雷达发出“引信近距作用”K3指令,使在引信输出端直接形成起爆信号加到安全执行机构,战斗部在目标上方起爆。如果导弹脱靶,飞过了应该起爆的点,则计算机瞬间发出“极限爬升”指令,导弹转向空中爬升直至动能储备所能达到的高度。当爬高停止并开始下降时,导弹根据加速度计信号实现自毁。
必须指出,方法一的杀伤范围取决于雷达天线位置和导弹战斗部的起爆高度。雷达部署位置越高,导弹作用距离越远;起爆高度越低,破坏力越大,射程越小。这时,无论是防空导弹还是昂贵的雷达均处于敌方炮火的射程之内,因此,该方法在使用上要出敌不意,攻其无备。
方法二:射击观测不到、雷达对比度不强的目标。若已知地面目标的精确坐标,这种导弹射击方法是可行的。例如,侦察报告,在对面树林里聚集着敌方的有生力量。导弹营战勤班将目标位置换算成坐标(方位、距离和高度),借助于雷达指控舱内的专用置数盘,将目标数据输入防空导弹系统的计算设备。现在,雷达不需要测定目标的坐标。不过,就像第一种方法那样,雷达必须能够“看到”己方导弹,因为它需要不断地获取导弹坐标。因此,这两种方法中,雷达持续观测导弹是绝对必要的。
这种情况只有当防空导弹飞行在无线电地平线之上时才有可能。即在平坦地域,这个距离为30~40千米。在20~30米高度上,雷达“看不到”导弹。这是早在系统设计时就有的常规模式。然而有媒体指控俄罗斯对S-400防空导弹系统进行了“弹道式”改进。实际上是这么回事吗?
未曾实施的改造
究竟是谁,以及何时对S-400防空导弹系统进行了改进,以便按某种弹道发射早已过时的防空导弹,这是个很大的谜团。在俄国内情报源中找不到这种信息。不过俄罗斯确实贮存有不少S-300防空导弹系统早期型号曾使用过的导弹,主要是5V55R型导弹,可能还有少量5V55K型弹。这里要弄清楚的是,为什么会出现升级防空导弹系统的想法,或者为了单独使用过时的防空导弹,或者为了将过时的导弹与新型导弹一起使用,像“弹道导弹”那样打击地面目标?
俄军在乌克兰使用包括防空导弹系统在内的武器装备打击地面目标。事实证明,该系统在初始创建时就有这一选项,只是长期以来未被提及。现在,使用这种导弹的主要原因是仓库中有大量库存。通常,防空系统用于杀伤敌方的飞机、直升机、无人机和导弹等空中目标。然而,1979年研发S-300防空导弹系统及随后的改进型号时,技术任务书规定了武器系统要有射击地面目标的能力。
1996年首次报道了对这些系统开展的非比寻常的试验情况,俄军在阿斯特拉罕州“阿舒卢克”靶场进行了靶标试射。向各种模型发射导弹,使导弹在不同的高度爆炸,然后由专家检查它们对目标的杀伤效果。对试验数据进行修正,获得了向不同的地面目标发射防空导弹的最佳参数。试验结束后,专家们得出结论:S-300导弹可用于射击敌方有生力量、坦克装甲车辆,甚至筑城工事。根据演习结果,决定制定对地面目标射击的方法建议,并将这类射击纳入S-300战勤班的战斗训练中。这种导弹由于速度快、轨迹不可预测而难以防御。
S-300导弹的主要杀伤要素是威力强大、重量为130~150千克的战斗部,能产生冲击波。此外,战斗部金属壳体内含有大量的杀伤体(钢质立方体),当战斗部起爆时,2万多个破片会以极高的速度飞向不同的方向。这样的战斗部打击一些地面建筑物或坚固掩体,表面上会把目标打得千疮百孔,但对内部的杀伤还是比较有限。原因在于功用不同,毕竟它不是专为打击地面目标而设计的。
改造S-400系统以便发射“弹道”导弹不可取
上面的第一种方案更加合理且易于实施。实际上,只需要修改雷达计算机系统中的软件,并稍微改进与发射装置的通信通道。有趣的是,由于这种改进,陈旧的5V55导弹首先可以用来打击空中目标,这相当不错。乌克兰所有的空中来袭兵器,从无人机到直升机、飞机,主要在低空活动。也就是说,对其射击距离不超过30~50千米。“海马斯”和“奥尔哈”等火箭弹虽然飞得很高,但飞得不远。因此,射程90千米的5V55R导弹完全能够帮上忙,如果不能节省“口径”巡航导弹和“伊斯坎德尔”弹道导弹,至少可以节约48N6DM等系列防空导弹。
改造防空导弹系统以便能够将老型号和新型号防空导弹作为弹道导弹使用的方案看起来很不明智。首先,对防空导弹系统和导弹本身改造的工作量特别巨大。为确保5V55或48N6DM型防空导弹能够像弹道导弹那样射击,需要修改计算机系统的弹道控制软件,完善与发射装置和发射装置上导弹的通信,将惯性制导系统设备更换为在靶场远程发射中测试过的新设备。其次,还必须做到:1)更换安全执行机构。因为现在不再根据来自雷达的指令起爆,而是由触发引信或激光引信实施,并且取消了自毁状态;2)研究新的制导方法。因为无线电指令制导已不适用,需要构建能够将导弹自主引导至目标的新型惯性制导系统;3)更换计算设备(计算机);4)更换弹上电源。老型号导弹设计飞行90千米(5V55导弹)或250千米(48N6DM),而新型导弹飞行距离将增加到两倍;5)检查所有5V55导弹的固体燃料火箭发动机,因为“过期”的老旧导弹固体燃料药柱裂纹、药柱与包覆层之间脱黏,都可能导致发动机燃烧爆炸。
这样的改造过程中应该清楚,在爆破方案上,S-300防空系统5V55导弹战斗部重133千克,装药47千克;48N6DM导弹战斗部重143千克,装药70千克。而BM-30“龙卷风”多管火箭炮9M55F火箭弹重258千克,装药95千克。S-300防空导弹的威力还不如“龙卷风”火箭炮。与“口径”或“伊斯坎德尔”导弹战斗部大约450千克炸药的爆炸效果更是无法比拟。同时,在这种情况下,“改进的”防空导弹已不可能再用于截击空中目标。
最后,假设考虑改造战斗部。防空导弹强调对飞行器类目标的精确杀伤,往往是预制破片或连续杆战斗部,拦截导弹时还会用不产生爆破的直接碰撞战斗部,不能对付较大杀伤面积区域的地面目标。若改为对地攻击的话,就需要在地面上对较大面积的有生力量、战术目标甚至坚固的掩体进行杀伤,需要改换成特制的爆破式破片或者穿甲战斗部。如此操作代价过高!
因此,俄军会建议将性能优良的防空导弹作为糟糕的弹道导弹使用吗?简言之,把高效、完美的武器变成原始的“弹弓”。不过,将旧的防空导弹引入新型防空系统的弹药基数,看上去完全合理。如果研发人员确实发现了陈旧的5V55导弹的用途,那为什么要用它们射击地面目标呢?摧毁空中目标更合乎逻辑。而新型48N6导弹最好留到北约全面卷入乌克兰战斗行动的情况下再使用。
俄罗斯采用S-300导弹打击乌克兰地面目标在国际上引起了一些讨论。事实上,俄罗斯之所以没有动用性能更为强悍的“伊斯坎德尔”战术导弹,主要考虑了导弹库存的问题。目前,俄罗斯依然拥有充足的军事力量与乌克兰对战,但为了长期作战,俄罗斯对弹药库存有一定的安排,如今的战场上,乌军战机并不多,俄罗斯S-300防空导弹系统还没有面对严峻的挑战,不需要时时刻刻盯防,因此,俄军才会利用S-300导弹来执行对地打击,试图以此来消耗乌克兰的作战精力。另外,“伊斯坎德尔”战术导弹还得留着对付北约,不能轻易改变导弹的部署区域。
结语
不可否认,拥有兼具对地攻击能力的防空导弹系统毕竟可以大大提高战术灵活性和反应速度,具有较高的战术价值。然而,防空导弹玩“客串”,一专多能真的好用吗?根据白俄罗斯的相关报道,受制导系统的限制,S-300防空导弹实施对地打击时,最大射程可以达到120千米。S-300导弹采用程序+无线电指令+末段TVM制导体制,这种方式很适合防空导弹,却不适合打击地面目标。因为雷达无法对地面目标实施照射,末段的TVM制导也就没用了。首先把需要打击地面固定目标的诸元,转换为导弹射击指令,即射程、射击方位角和高低角装入雷达计算设备。导弹发射后,自动驾驶仪按发射前“记忆”的倾斜角和方位角产生相应的倾斜指令和滚动指令,使导弹按预定弹道进行滚动、转弯。在弹道的前半段,通过雷达跟踪导弹,使用无线电指令修正飞行轨迹误差,以保持精度。就这样,雷达控制导弹飞向发射前计算好的弹道最高点,随着发动机关机,导弹按照抛物线做后半段的无控弹道飞行,直至落入目标区,命中精度误差在200~300米的范围内,这和“龙卷风”远程火箭炮的命中精度基本相当。当然,采用这种方式射击前,要对导弹进行适应性改造,如关闭自毁装置和更换安全执行机构。因为现在不再根据来自雷达的指令起爆,而是由触发引信或激光引信实施。
如果按照乌克兰尼古拉耶夫州行政长官维塔利·金所说,俄罗斯对该地区地面攻击中使用了配装GPS或GLONASS制导系统的S-300导弹,这样就能将打击精度控制在几十米范围内,但可能仍然不如专门设计的系统可靠。专用的高精度地对地弹道导弹的末端制导通常会使用光学或者雷达制导,并且还有卫星导航作为辅助,命中精度很高。
针对外媒,尤其是乌克兰单方面报道的俄军动用S-300防空导弹对乌克兰领土实施打击,有专家综合乌克兰方面展示的爆炸现场图片,公布的来袭导弹数量,导弹残骸外观、分布及组成后,断言:有可能是乌克兰为了宣传目的而刻意伪造的“现场”,发布的“假新闻”,意在煽动“反俄”“仇俄”情绪,对外宣称俄军武器库存告急影响战场上的俄军士气。俄军后续是否会证实,会不会拿出S-300防空导弹对敌打击战果,还有待进一步观察。
与此同时,也有专家分析认为,乌克兰报道的俄军S-300导弹跨界使用可能确有其事:首先是经过几个月的激烈战斗,胶着的战况使得俄军对地攻击武器消耗量太大,后勤供应暂时出现困难,不得不使用S-300防空导弹“客串”地对地导弹。根据乌克兰和北约军队的跟踪监视,俄军在乌克兰战场已经使用了近2000枚弹道导弹和巡航导弹(包括“伊斯坎德尔”系列导弹、“口径”系列巡航导弹、Kh101/555空射巡航导弹等),库存的导弹还要用于其它战略方向。俄军虽然没有公布具体数字,但近期“伊斯坎德尔”发射数量急剧减少和动用空舰导弹以及“天竺葵”自杀式无人机来看,俄军很可能遇到了库存不足的困境。因此,紧急时刻也开始使用S-300防空导弹打击地面目标。
其次,基本掌握了制空权,乌军零星的有人驾驶战机和直升机威胁不大,其它防空导弹基本能够满足需求,而威胁较大的“海马斯”火箭炮和民用无人机,需要防空系统、反导系统、反无人机系统、空天军和炮兵联合应对,S-300防空导弹系统虽然也有防空重任,但还有余力在紧急时刻打击地面目标。现在俄军正加紧列装S-400防空导弹系统,S-300P系列会慢慢退出战斗序列,与其以后被销毁,还不如在战场上多出力。
最后,俄军可能也是想借此机会检验一下防空部队在紧急时刻打击地面目标的能力,提高部队的任务适应性。千变万化的战场,什么事情都有可能发生,防空部队不仅有防空任务,特殊情况下也要承担对地打击任务。比如前方侦察兵突然发现敌方前沿指挥机构,而空军或地面其它打击部队因为种种原因无法进行攻击,刚好执行远程防空任务的部队的导弹能够覆盖这一目标,如果平时有训练相关战法,完全可以把握这一难得的机会。此次俄乌冲突,俄军使用防空导弹打击地面目标的频率并不高,因此,此次行动也有检验防空部队执行多任务能力的考虑。