防空反导关键技术演进与需求透视分析

李航宇 徐培高敏畯李信淦朱永皓（上海机电工程研究所，上海 201109）

摘 要

随着前沿颠覆性技术和“黑科技”在军事攻防领域不断涌现，针对未来防御体系的发展形势与需求，深入开展战略研究与剖析，归纳出体系级、平台级、武器级、技术级四类典型威胁目标特征，并通过对防空反导领域关键技术现状与发展趋势进行梳理，分析了常规防空反导技术及人工智能、量子信息等新型前沿技术的应用形式。遵循技术发展影响武器装备变革的原则，对该领域装备和技术提出相关启示与建议，为后续防御体系建设提供参考。

关键词

防空反导；作战体系；装备体系；人工智能；量子信息；智能隐身；制导控制

1 引 言

防空反导作为世界各国战术防御的重要环节，在国防领域一直以来都占有重要地位。作为一个涵盖武器系统、气动、结构、发射、动力等方向的总体研究领域，防空反导相关技术展现出较高的全面性和拓展性。近年来，随着科学技术发展迅猛，传统技术朝着更快、更高、更远等方向发展，与此同时，以人工智能与量子信息技术为代表的新技术和新业态层出不穷，为防空反导技术的发展带来了新的机遇和挑战。

2 防空反导典型威胁分析

随着当今世界军事强国对近地轨道的探索频繁，作战体系的日趋完善，赛博空间的对抗加剧，精打武器的改良和临近空间的利用，以及大数据、量子定位、智能隐身等技术的突破创新，空天防御任务愈发艰巨繁重。综合来看，防空反导体系将面临体系级、平台级、武器级、技术级的全方位威胁，如表1所示。

▼ 表1 典型威胁分类表

▼ Table 1 Typical threat categorization

2.1　体系级威胁

作战体系的构建自顶层决定战法的运用并引导战役的走向（图1）。美军的多域战、马赛克战、决策中心战、联合全域作战分别由其陆军、海军、空军和国防部提出，构成体系级威胁，多域战的核心在于将传统的地面作战域拓展到海、空、天、网等空间；马赛克战注重灵活便捷搭配，形成分布式、自适应的有人、无人协同作战力量组合；决策中心战则基于水面作战，依托智能化辅助决策手段，开展情报和反情报行动，以剥夺敌方的情报信息优势；联合全域作战由多域战发展而来，加强陆、海、空、天、网、电等全领域的多域协同与跨域融合，建立己方决策优势，在认知域制胜。因此在未来作战中，作战体系的应用将发挥重要作用。

▲ 图1 体系级作战概念威胁

▲ Fig.1 System-level threat of combat

赛博空间是全球信息环境领域中，作为海、陆、空、天等领域的延伸，包含通信、雷达、导航等多种电磁信号以及相关的电磁设备和系统，“无网不在”“无网不胜”“逢战必电”等概念已成为信息化空天战场的显著时代特征。针对电磁频谱控制权的夺取，电子战作战体系强调电子战装备的一体化与通用化，从态势感知、电子攻击、电子防护三方面稳固制电磁权。因此，赛博空间的博弈对抗将成为未来信息化战争的主战场。

2.2　平台级威胁

高性能隐身飞机、陆基/海基发射平台、航空母舰、潜艇、地面站、浮空器、无人机等作为常规海陆空平台，其具有的优势已被广泛验证［1］。在此基础上，临近空间、地外空间的开发利用逐渐被重视，新型武器平台正不断投入作战使用，以融合智能技术、无人化技术等为代表的打击平台日趋成熟。同时，依附众多创新手段的崭新空袭体系装备或平台，也将为未来空袭作战提出更多样化的方式。

航天空间作为军事领域的空间“制高点”，正通过航天器平台构建空袭体系来提高作战效能，这也成为各国争相探索的重点。目前，各军事强国着力发展的侦察、预警、导航等各类卫星，为指挥控制、态势感知、精确打击、反导防御和战场环境监测等提供重要支撑［2］。截至2023年初，全球在轨卫星总数为7218颗，其中美国占比65.5%，各国对航天空间资源的开发力度可见一斑。天基平台的武器具备打击范围广、反应速度快、生存能力强等特点，能够弥补其他平台的短板，且发射不受领空领土限制，可实施全球性攻击，极具威胁性［3］。未来，基于海、陆、空、天的武器平台的威慑和打击能力将不断加强，极大程度拓展了作战区域的空间维度与复合作战能力，将对空天防御体系提出更深层的挑战。

2.3　武器级威胁

武器级目标是空袭体系中最为直接的杀伤性载体，其威胁主要来自弹道导弹、临近空间高超声速飞行器、定向能与高功率微波等新式武器，预计未来将诞生更多更为先进的毁伤武器。

远程精打武器方面，弹道导弹拥有射程远、速度快、突防能力强、命中精度高和大规模杀伤等能力，且具备突然性、隐蔽性、多平台发射、多方向发射等特点［5］，可根据作战需求搭载多种不同弹头，被视为最具威胁的进攻性武器之一。而临近空间高超声速飞行器作为关键威胁点，正在朝着协同化、远航程、隐身化等方向拓展［6］，可从防区外打击敌纵深目标，是一种极具战术威胁的武器系统，各军事强国正为建立“全球一小时抵达”而加快发展步伐［7］。新式概念武器方面，高能激光和高功率微波武器也将威胁到现有防空体系，前者拥有光束作战特有的迅捷反应及“外科手术式”的精确打击能力，兼具可控性、连发性、杀伤性于一体，后者对信息化武器装备和系统的破坏机理极具普适性［8］。随着弹道导弹机动性能不断加强，临近空间高超飞行器的实战化，定向能、高功率微波武器的战场应用，未来空天袭击样式与能力将大幅丰富，其各自特长以及在夺取战场优势的发挥和融合，对传统防空体系而言将是极为严峻的挑战。

2.4　技术级威胁

除实际的打击平台与武器外，纷繁的新兴技术诞生与崛起也存在难以预测的隐性威胁，如智能化隐身、区块链、大数据等技术的发展与扩散等。智能隐身技术可自主感知、识别目标周围环境变化，自适应调控自身光电特性，实现智能化可见光、红外、雷达隐身。伴随着隐身飞行器的常态化部署态势，隐身技术的应用将在未来延伸至更多武器平台或武器本身［9］。大数据技术凭借其超海量性、强领域性、泛多样性、广时空性及高演化性等特征，提供了认识军事复杂系统的新模式、新方法和新手段，而区块链则可实现武器信息系统的去中心化和后勤保证能力水平的极大提升，更好地保障数据安全，实现装备管理的全程化，同样将在空天打击中发挥不俗的潜在表现［10-11］。总体而言，极富创造力的新兴技术的快速崛起在给未来空袭体系带来高价值的同时，对防空反导的威胁性不容小觑。

3 国外防空反导技术现状与发展趋势

3.1　常规防空反导技术

伴随如今日益先进与复杂的空天威胁，世界防空反导技术发展呈现稳步推进态势。美国依靠“爱国者”“标准”系列等防空导弹武器系统形成了从高空远程到超低空近程的火力配系网络，具备了较强的对空防御能力，初步实现防空反导一体化。俄罗斯则继承了苏联先进的导弹技术，凭借S-300、S-400［12］等经典型号，在射程及速度上相比美国具有较大优势，以抗衡美在空天领域的领先地位（表2）。随着俄乌冲突爆发，为打破多重制裁导致的地缘政治围堵和发展困局，力求掌握战略主动，俄罗斯加快发展和列装S-500新一代防空反导系统，具备远程防空、非战略反导、战略反导、反高超声速目标、反低轨航天目标等空天一体防御作战能力。

▼ 表2 美、俄典型防空装备及其主要导弹性能参数表

▼ Table 2 Typical air and missile defense equipment and performance parameters of America and Russia

通过对美、俄等国防空反导的发展脉络分析，国外防空反导技术遵循基本型系列化的发展思路，并不断深入防空导弹涉及的常规技术提升其作战效能，其常规关键技术如下。

3.1.1　先进的导弹总体技术

成熟的导弹总体技术能够衡量防空导弹综合指标水平。“标准”系列导弹以通用化主级增加助推器的形式实现射程的提升，凭借弹上设备升级实现多任务作战能力。“爱国者”系列导弹以其完善的总体布局，并通过弹上设备升级实现武器系统作战能力的提升，兼具防空反导一体化作战能力［13］。S-500则依托通用化、模块化的顶层设计技术，逐渐提高导弹的性能参数和作战空域，实现导弹的快速更新，簇化发展。

3.1.2　精确的探测制导技术

高精度的探测制导能力驱使导弹对目标精准拦截。现役武器装备的主流单体制末制导技术包括主动雷达、半主动雷达、被动红外等，而多体制复合制导是提升制导精度的主要方式。“爱国者”系列防空导弹的迭代过程都伴随着导引头精度及探测能力的提升，“标准”系列导弹的多用途作战能力实现也依赖于探测元器件性能的增强，支撑实现武器系统的精确制导。

3.1.3　高效的气动设计技术

优秀的气动设计提升防空导弹飞行性能。S-400防空导弹采用无翼尾舵式气动布局，满足较优的升阻比和高速飞行特性，并利用大攻角飞行技术加强导弹的过载能力。“紫苑” 导弹（ASTER）主级外形采用平直弹翼+尾舵控制的正常式气动布局，直接力装置采取缝隙喷管，同时将其与弹翼共形设计，有效减少侧喷干扰效应对弹体的作用。常规气动布局包括正常式、无翼式、鸭式、旋转弹翼式以及无尾式，各布局有利有弊，根据实际作战条件设计其外形尤为重要。

3.1.4　快捷的动力控制技术

防空导弹的强机动离不开动力技术的发展。在直气复合控制技术方面，“埃林特”动能杀伤增程拦截弹（ERINT）配置脉冲式姿控动力系统，接近目标一定距离时，通过气动力/直接力复合控制，实现导弹快速转向，降低脱靶量。在摆动喷管助推器技术方面，ASTER导弹助推器采用双摆动喷管助推器，相较于传统燃气舵控制，具有更少的推力损失与更高的控制效率。2022年7月，美国提出开发以旋转爆震发动机（RDE）为动力的高超声速武器项目，爆震动力较爆燃动力而言，具有更强劲的性能，应用前景广泛。

3.2　新型重点前沿技术

如今军事技术不断发展，导弹武器的作战能力日益提升，攻防对抗日趋激烈。为应对不断发展的新型威胁，世界军事强国在巩固传统防空反导关键技术的同时，仍然高度重视颠覆性技术发展及作战概念创新，企图获得克敌制胜的作战优势，改变未来攻防非对称性。聚焦攻防对抗方面，人工智能技术与量子信息技术的发展正展现出深远的应用前景，将对防空反导体系发展产生颠覆性影响。

3.2.1　人工智能技术

人工智能技术作为目前最尖端的科技成果之一，涉及大数据、区块链、物联网、云计算、自然语言处理等多个子领域［14］。基于大数据技术构建的防空反导军事系统可全面收集武器装备、人员素质、训练水平的海量数据，为作战提供及时有效的数据情报。2016年，DARPA开展了8个大数据建设项目，包含多尺度异常检测、洞察力项目、心灵之眼项目等，谋求以“数据中心战”为目标的快速转型［15］。区块链技术作为一种不可篡改、去中心化的数字账本，可在赛博空间对抗中有效保护关键武器系统，以及验证战场命令和信息［16］。2017年，洛马公司开展项目旨在将区块链技术应用于国防供应链风险管理中，预防关键网络系统被入侵。物联网技术通过对各种传感器的动态管理可协助作战人员快速调用防空反导装备采取相应的防御任务。2018年8月，美陆军提出“战场物联网”概念，将战场资源互联互通。云计算技术通过整合多台机器的存储资源和预算能力，适配分布式算法，将明显缩短防空反导指挥链路决策时间。2019年，美陆军设立企业云管理办公室开展“陆军云”（cArmy）等云基础设施建设，将云计算融入指挥所计算环境的开发试验。自然语言处理类技术是美军联合全域指挥与控制（JADC2）概念中重点研发的技术，可辅助分析人员快速生成战场态势分析报告，加速部队间情报信息共享，以及独立开展信息战行动等，具有重要应用前景。2022年，美国OpenAI公司发布一种基于自然语言处理技术的语言模型ChatGPT，其具有强大的文本生成能力和及时对话能力。

3.2.2　量子信息技术

量子信息技术包含量子通信、量子计算、量子定位、量子遥感等，以量子卫星、量子雷达、量子计算机、量子定位系统为载体［17］。量子雷达电磁泄弱、功耗低、体积小、成像能力强，较传统雷达更具反隐身能力［18］。2012年，美国罗切斯特大学成功开发出首款抗干扰的量子雷达，利用光子对目标成像；2019年5月，奥地利科学技术研究所利用纠缠微波创建了量子雷达原型，该设备利用少量照片来检测周围环境中的物体，并仅发出微量的电磁辐射，掩盖了其背景噪声的特征，使其极难检测。量子定位系统可无需外部信号输入即可实现高精度导航，极大程度提升导弹隐身性能。2016年，英国皇家海军在测试潜艇的量子导航系统精度可达24 h内定位误差仅1 m。量子计算机具有高性能、算力强等特点，可加速防空反导攻防系统、武器装备设计试验进程，提升研发研制效率。2019年10月，美国谷歌公司成功运用一个包含53个有效量子比特的处理器完成当时最强传统计算机需1万年的计算量。在防空反导作战场景中，量子通信可保证指控通信链路安全性，降低被窃听、破解的概率。2022年5月，美国空军提出开发首个基于无人机的移动量子通信网络，使无人机能够自由穿行在恶劣的环境。不难看出，国外防空反导技术基于“观察-判断-决策-行动”（Observe-Orient-Decide-Act， OODA）环的技术发展态势愈发迅猛和全面，传统防御体系的概念和现状已不能适应未来空天防御的形势。面对装备革新形式和技术拓展趋势，防空反导体系积极调整应对策略，针对性地梳理发展需求。

4 防空反导技术需求分析

4.1　强化作战体系研究，促进装备体系化发展

随着基于信息系统的体系作战成为信息化条件下联合作战的基本形态，建设适应新形势的空天防御作战体系、发展相应的武器装备体系已经成为未来体系对抗作战的重要因素［19］。必须顺应装备发展客观规律，着力在基于信息系统的多系统、多平台装备体系联合试验上实现突破，这就要求不仅要系统检验复杂环境条件下装备的战术技术性能，还要对装备的体系作战效能、贡献率、适应性、兼容性、协调性等进行科学、全面考核评估。

4.2　加强全域化、高速化的导弹总体技术研究

随着弹道导弹技术的扩散和高超声速飞行器的迅猛发展，跨越大气层的跨空域目标成为防御面临的重要威胁，对现代化战争的作战理论、作战方式产生深远的影响。近年来，机动式弹道导弹、高超声速飞行器受到了世界各国特别是军事强国的高度重视，并采取各类机动措施增强突防能力，这也对防空反导导弹的全域、高速、大机动拦截能力提出了更高的要求。

4.3　开展协同化、智能化的制导控制技术研究

随着极低隐身、巡航/反舰导弹饱和攻击、有人/无人协同、无人机蜂群等为代表的新型作战样式出现，防空反导作战面临更加复杂、多样、智能的威胁［20］。因此，制导技术将向探测空中隐身目标、空间弱小目标、群目标等方向发展，并趋向于反隐身、多任务、智能化等方向，导弹武器飞行控制技术也将朝着高空高速稳定控制、高机动快响应、智能协同等方向拓展与攻关。

4.4　开展人工智能、量子科学等前沿技术探索

伴随着人工智能、量子科学等技术的不断更迭与发展，空天融合、智能无人、高速隐身等新型装备层出不穷，装备领域的新技术和新应用模式更呈现出迭代创新、交叉融合、群体跃进之势。其中，美国极力推动的以智能化武器装备为核心的“第三次抵消战略”，旨在将新技术变革与新作战概念作为实现效能跃迁的“倍增器”。因此，防空反导领域的装备发展需要及时顺应前沿技术发展趋势，快速实现工程应用和赋能转化，具备在智能化、无人化等未来新型战场上的高效应用能力。

5 结束语

面对复杂多变的国际形势和飞速变革的技术发展，防空反导技术需要重点关注现有“存量”技术的迭代创新和未来“增量”技术的发掘探索。面向世界科技革命和军事革命的发展形势，需要紧扣未来防空反导作战能力需求，把握武器领域技术发展方向，推动前沿技术探索和系统创新，着力突破一批核心关键技术，加大基础技术的跟踪研究力度，以技术发展和创新巩固防御力量，为远期国防军事力量发展提供强有力的支撑。

本文来源：《战术导弹技术》2023年第6期

审核编辑：黄飞