1967年,面對快速發展的戰役戰術彈道導彈、巡航導彈和低空突防的超音速轟炸機,蘇軍的SA-1/2與S-200導彈已力不從心。加上美國開始研發MIM-104“愛國者”系列,蘇聯也必須研發下一代遠程防空導彈。著名的S-300系列就由此開始走上曆史舞台。
在立項之初,陸軍火箭炮兵總局提出,發展一款兼具反導/防空功能的野戰防空導彈。但金剛石設計局與國土防空軍司令部則希望,發展一種全軍通用防空導彈。随後經過磋商和妥協,決定發展一款成系列的通用導彈,為不同軍種裝備不同型号來滿足需求。所以,S-300其實包含3種導彈:裝備陸軍的S-300P、裝備國土防空軍的S-300V,還有海軍的艦載型S-300F。
S-300P系列
在莫斯科街頭參加展示的S-300防空系統
S-300P于1977年列裝國土防空軍,經過40餘年發展已發展出5個子型号。分别是:S-300P、S-300PMU、S-300PMU1、S-300PMU2。
負責指揮S-300導彈旅的54K6E指揮車
最初的S-300P于1977年交付國土防空軍,1980年正式成軍。随後。蘇聯開始以900枚/年的速度高速量産。到1985年,産能又提高到了1600枚/年。截止1988年,共計有150套S-300P/PM進入服役,大部分都部署在首都莫斯科周圍。直到1997年,S-300P的數量在俄軍中依然占到了65%。
S-300早期型配備的36D6預警雷達
單個S-300P導彈旅,包括6個導彈連,每連配備3輛發射車,每車4個發射筒。同時配有1台5N63/30N6無源相控陣雷達,可以探測60°扇面内的0.2-166公裡目标。同時能夠通過數據鍊發射指令,控制導彈攻擊目标。由于采用了全新的低旁瓣電平設計,令其抗幹擾能力有所增加。但其尾瓣依然較強,如果反輻射導彈選擇合适的進攻方向,仍可以輕松摧毀它。
用于制導的5N63型相控陣雷達 同樣可以裝在桅杆上
每個導彈旅和團還會額外配備1部36D6三坐标預警雷達雷達。該型雷達根據載具不同,分為車載型與裝在40V6M1半拖車上的固定型。車載型對反射面積為1㎡的目标,探測距離達45公裡,半拖車型則有52公裡。導彈旅會首先用36D6預警雷達發現遠程目标,然後通過指揮車制定計劃,再傳遞給各導彈團/連,各連再使用30N6雷達鎖定目标,通過數據鍊引導導彈攻擊。
S-300P使用的5P85-1型發射半拖車 必須打開托架才能起豎發射筒
作為蘇軍當時最強的防空導彈,S-300P盡管采用了諸多新技術,但其缺陷依然衆多。比如它的5V55導彈,最大射程隻有47公裡。還采用過時的無線電指令制導,抗幹擾能力與精度較低。發射車機動性也較差,不利于轉移和部署。用于裝載發射筒的半拖車,必須先和牽引車脫鈎,再向前豎起發射筒,令部署速度十分緩慢。因此,S-300P在部署初期曾暴露大規模質量問題,讓大量導彈返廠重修。這些缺陷也令蘇軍不得不加緊開發其改進型。
S-300标志性的5P85DU發射車直到S-300PMU才出現
1982年,改進後的S-300PM進入服役。它換裝了升級固體發動機的5V55R導彈,射程提高到了75公裡。采用了全新的指令-尋的制導(TVM)模式,由雷達車照射目标。根據反射波确定導彈與敵方方位,計算操控指令,再通過數據鍊傳輸給導彈調整彈道。盡管精度有所增加,但隻能同時攻擊3個目标。新的發射車改為向後豎起發射筒,不再需要脫鈎。但要展開為作戰狀态,也需要漫長的30分鐘,難以滿足抗飽和打擊和快速部署需求。蘇軍随即又在1985年推出了S-300PMU。
與S-300系列配套的彈藥裝填車
新式的S-300PMU采用了MAZ-543M底盤,可以在5分鐘内快速展開。新設計的5V55RUD導彈的射程被再次提高,達到了90公裡。除此之外,S-300PMU還配備1部極具特色的76N6雷達進行低空探測,降低了視野盲區。76N6的平均功率為1.4kw,探測距離4-120km。方位分辨率為1°,速度分辨率有2.35m/s。通過獨特的升降桅杆式設計,可調整桅杆高度來獲取更強的低空探測能力。從而在92公裡外發現隻有500m的低空目标,并同時跟蹤180個目标。但完全升起桅杆需要耗時1-2小時。
采用升降桅杆設計的76N6雷達
蘇聯解體後,俄羅斯陷入長期的經濟低迷,工業能力開始全方面衰退。但俄軍依然沒有放棄S-300的改進工作。
1993年,S-300PMU1進入俄軍服役。它抛棄了傳統的5V55系列導彈,換裝彈徑更大的新式48N6E導彈。對中高空飛機的射程提高到了150公裡,還具備了末端反導能力,能夠攔截38公裡處的彈道導彈,平均每3秒可發射1枚導彈!
用于替換36D6預警雷達的64N6E相控陣雷達
S-3OOPMU1的火控系統也獲得了重大升級,首先是換裝了30N6E型相控陣雷達,使最大掃描範圍從60°增大到90°。最大作用距離提高到300Km,能同時引導12枚導彈與6個目标交戰。還可以根據任務,選擇三種不同的掃描模式。通過改變扇面大小來增強信号,跟蹤速度更快、種類不同的目标。當迎擊低空目标時,将采用高低角1°、方位角90°的掃描扇面。面對彈道導彈時,扇面則改變為高低角10°、方位角32°。如果面對的是中高空飛機,則會把高低角調整為5-13°,高低角調整為64°進行掃描。
鑒于美軍防空壓制部隊在越戰中表現活躍,讓SA-2導彈的命中率和生存率都大大降低。30N6E雷達還特别強化了部署能力,能在5分鐘内快速展開/逃離,大大提高了戰場生存率。
S-300PUM1新裝備48N6E導彈 射程從提升到了150公裡
S-300導彈旅的旅部還獲得了1台全新的64N6E相控陣雷達,用來充當全新的預警雷達。該型雷達在雙面天線上的每一面都集成了3400個相位元件,能夠探測277公裡外的飛機,在12秒内掃描200個目标,然後與其中的6-12個進行交戰。同時還擁有動态目标顯示(MTI)功能,利用多普勒濾波器和存儲之前掃描的雜波樣本,将掃描扇面劃分為更小的扇面。這樣就可以區分運動目标與移動目标。同時提高了在強雜波環境下,對運動目标的跟蹤能力。
96L6E預警雷達
2007年,S-300PMU1服役14年之後,其後繼型S-300PMU2也通過了國家測試。PMU2型可以視作一款近乎全新的防空系統,從預警雷達到使用導彈都進行了升級。先是采用96L6E雷達作為新的預警雷達,探測距離約5-300公裡,能同時跟蹤100個目标。對1000m的低空目标探測高度約為130公裡。其相控陣天線上還繼承了敵我識别(IFF)功能。同之前的46N6E、30N6E雷達一樣,96L6E同樣采用了MTI設計與多種探測模式。在探測低空目标時,可以将仰角限定在-1.5°到 3°之間,也能在-1.5°到 20°範圍内掃描所有高度的目标。
96L6E雷達可以分别安裝在40V6MD半拖車或者MZKT-7930雷達車上。其中半拖車型采用了76N6雷達相同的桅杆設計,部署時間長達2小時。車載型部署也需要30分鐘。
在換裝48N6E2導彈後,S-300PMU2最大射程提高到200公裡,最低射高降低到10m,增強了對低空目标的攔截能力。2008年,俄羅斯對S-300PMU2進行了5次試射。第一次試射,S-300PMU2就發射兩枚導彈,分别在30.4和34公裡兩處命中戰役戰術導彈目标。第二次試射,導彈成功摧毀184公裡外的戰略轟炸機目标。第三次為超低空攔截試驗,96L6E雷達在14.6公裡處發現目标無人機,然後在4.6公裡處完成攔截。第四次實驗,導彈再次擊落了彈道導彈目标。最後一次實驗,導彈面對246m/s的移動飛機目标,在67.5km處将其擊落。
S-300P系列各型号導彈性能表
S-300V系列
專門為野戰軍部隊設計的 S-300V防空系統
在S-300家族中,除了裝備空軍/國土防空軍的S-300P外,還有裝備陸軍的S-300V。兩者雖然編号相近,但從底盤到雷達系統都完全不同。
首先,相比上馬就高速生産的S-300P,陸軍的S-300V研制進度相當緩慢。在經曆了1980-1987年的漫長試制階段後,才于1988年正式交付蘇聯陸軍,專門用于為重點目标提供反導/防空防禦。為了能夠伴随裝甲集群進攻,S-300V沒有采用重型卡車改裝的發射車底盤,而是采用了T-80主戰坦克底盤。
清一色采用了主戰坦克底盤的S-300V
其次,與S-300P每旅使用1套預警雷達不同。S-300V使用了9S15和9S19組成的雙雷達預警體系,以提高在強電磁幹擾環境下的探測能力和對高速彈道導彈的跟蹤能力。
9S15雷達最大作用距離320公裡,可同時探測200個目标,方位角與俯仰角都為0.5°。該型雷達也采用了本文經常提及的MTI設計,還可通過改變天線旋轉速度,在兩種掃描模式之間切換。第一種模式掃描360°扇面隻需12秒,有50%的概率發現240公裡外的中高空飛行器。第二種模式掃描周期縮短為6秒,但對戰鬥機的探測距離降低140公裡,對彈道導彈的探測距離也會降低90公裡。
探距較遠 負責全方位預警的9S15雷達
由于9S15雷達難以跟蹤高性能彈道導彈,所以S-300V還增設了一部9S19雷達用于反導防禦。9S19是采用X波段相控陣天線,主瓣波束寬度隻有0.5°。最大作用距離250公裡,可以同時跟蹤16個目标。根據任務不同,分為三種搜索模式。第一種掃描方位角90°、俯仰角為26~75°,可以探測90~170公裡距離上的彈道導彈。第二種模式則通過方位角60°、俯仰角9~50°的掃描扇面,探測諸如AGM-69的高速空地導彈,探測距離20~170公裡。第三種模式則采用與第二種類似的角度,在強電磁幹擾環境下搜索敵軍戰鬥機。
與9S15雷達互相配合的9S19雷達
與預警系統相似,S-300V的火控雷達同樣由兩型雷達聯動組成。有别于隻使用30N6雷達就能引導攻擊的S-300P。S-300V的火控系統,包括9S32相控陣雷達與搭載在導彈發射車上的照射雷達。
9S32同9S19一樣采用X波段相控陣天線,主瓣寬度1°、額定功率130kW,平均功率10~13kW。可以發現150公裡外的戰鬥機和戰役戰術導彈,70公裡外的AGM-69導彈。既可以和9S457指揮車聯動,在6°×5°的狹窄事業中搜索目标,也可以獨立搜索60°扇面内的目标。發射車上的照射雷達,安裝在12米高的升降桅杆上。可以使用13kW功率的雷達波,照射90°方位角和110°俯仰角範圍内目标。
已經展開的9S32相控陣雷達
在作戰時,S-300V先由兩台預警雷達發現目标,傳送給旅部9S457指揮車。然後使用9S32雷達持續跟蹤目标,配合車載照射雷達對目标進行照射。最後由9S32發送操縱指令來引導導彈攻擊目标。每台9S32雷達,最多可以引導12枚導彈打擊6個目标。這套二元預警/火控系統的最大特點,是戰場生存率較高。尤其是在失去上級指揮機構之後,9S32也能兼職目标搜索和預警,讓導彈連可以繼續作戰。
S-300V導彈旅作戰流程 從上到下:預警雷達、指揮車、火控雷達、發射車
S-300V的另一大特色,是采用了單車雙彈設計。即同一型系統可以裝備兩種不同用途的導彈,來滿足遠程反導和中近程防空的兼容。這一設計同樣被後來的S-400所采用的。S-300V使用體積較小的9M83,用于攔截中低空戰鬥機、直升機等目标,每輛發射車可裝載4枚。另一種碩大的9M82,則用于反導和遠程攔截,載彈量也相應降低到隻有2發。每個陸軍防空導彈旅都裝備預警雷達兩部,下轄4個導彈營。每營裝備1部9S23雷達和12輛發射車,分成4個導彈連,其中2個連裝填9M82系列,另外2個連裝備9M83系列。
分别裝填了9M82(右)和9M83(左)的S-300V發射車
兩型導彈均采用二級固體發動機。先由發射筒中的冷發射設備,将導彈推舉到70m高度。然後一級發動機點火,燃燒3.5~6.2秒(9M83為4.1~6.4秒),配合矢量噴口實現導彈轉向。随後是二級發動機點火,燃燒11~17秒,将導彈加到極速直至命中目标。
9M82導彈與發射筒
兩種導彈都采用同一種制導模式。前期依靠無線電指令獲取目标方位,中段使用9B619彈道計算機與9B627慣性單元進行慣性制導修正,末端打開半主動導引頭,按照照射雷達的照射波進行最後校準。據俄軍宣稱,導引頭對反射面0.02㎡目标的截獲距離達12-15km。兩種導彈的發射間隔都為1.5秒。
在後續改進中,S-300V裝備了新的9M82M/83M導彈,在射程與反應時間等指标上都有一定提升。9M82M的最大射程從75公裡提升到了100公裡,9M83M則從100公裡提升到了200公裡。S-300V系統的整體反應時間從15秒降低到了7秒,還具備了更強的反導能力。原先隻能攔截射程1100公裡、速度3000m/s的彈道導彈,升級之後可以對射程2500公裡、速度4500m/s的目标發起攔截。因此具備了較為完善的全空域防禦能力。
在近些年的中東戰場,S-300屢屢被以色列空軍吊打。但這并不能說明俄羅斯系的防空導彈技術落伍,隻能說是對手的整體壓制能力更強。
在可以預見的未來,S-300家族依然會是世界上最重要的防空系統之一。其個别技術可能被很多使用者所模仿,但要複刻完整的系統用于實戰,還需要很長的路要走。俄羅斯自身也在已經對外出售更好的S-400系列,并完成了最新的S-500系列研發。
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