第三代“標準”導彈第一階段的研製與技術特點
美國海軍戰區級海基彈道導彈防禦系統的建設被分為兩個層級，即所謂的海軍廣域防禦系統(NTW)和海軍區域防禦系統(NAD) 分別開發了用於在大氣層外的“上層”進行中段攔截的SM-3和用於在大氣層內的“下層”進行高空末段攔截的SM-2 Block IVA導彈。計劃中供海基彈道導彈防禦低層系統使用的SM-2BlockIV A導彈雖然被取消，但供高層系統使用的SM-3卻進展順利。SM-3的設計意圖在於以動能撞擊式攔截殺傷器在大氣層外與中遠程彈道導彈交戰，其目的在於通過對戰區級彈道導彈進行中段攔截，為美國以及盟國的要地、居民點以及較大規模的地面集結部隊提供有限的彈道導彈防禦。SM-3導彈分配的編號為RIM-161，它使用和SM-2 Block IVA相同的彈體和推進系統，不過增加了MK136第三級火箭發動機(TSRM)和GPS/INS的導引段以及包括大氣層外輕型動能殺傷攔截器(LEAP)的動能戰鬥部（KW）。作為第三級動力的MK136火箭發動機是一種雙脈衝火箭，主要由由燃燒室、噴管、點火器、安全點火機構、推力終止裝置、電動伺服機構和姿控動力系統組成。發動機燃燒室直徑為 317.5mm，裙間長度559mm；殼體材料選用石墨環氧樹脂複合材料，這種材料有較好的抗衝擊能力和防火能力；推進劑為Al/AP推進劑。發動機工作時，燃燒室可承受的最大壓強約 13.79MPa，可提供約7117N的平均推力。發動機噴管為可以偏轉5°的柔性噴管，採用電動伺服機構驅動噴管擺動，擺動角速度可達每秒50°。發動機點火時，安全點火機構接收到電脈衝信號，變為“工作”狀態，電發火元件和點火器之間通路接通，並且點火元件點燃點火器，爆炸產生的高溫高壓燃氣傳播到主裝藥位置，並引燃裝藥。發動機上共有兩個安全點火裝置：一個在發動機前裙內測，用於一脈衝點火；另一個安裝在前封頭上，用於二脈點火。飛行終止機構同樣是由安全執行機構和起爆器引發的。爆炸產生的衝擊波可在燃燒室前端產生直徑 127mm的洞，造成燃燒室壓力迅速降低，抵消此時產生的推力。從而達到推力終止的目的。在發動機噴管處，設計有姿控動力系統，包括冷氣姿控動力系統和熱燃氣姿控動力系統。冷氣姿控動力系統提供較小的控制力，用於調整滾轉姿態以及小幅度的俯仰和偏航姿態，主要由69MPa 的環形氣瓶、壓力傳感器、減壓閥、洩壓閥等組成，氮氣從發動機噴嘴噴出產生推力。熱燃氣姿控動力系統包括4 個固體推進劑燃氣發生器，每個燃氣發生器都接有噴管，熱燃氣流入噴管中噴出形成控制力。熱燃氣姿控動力系統推力較大，主要用於俯仰和偏航的大姿態調整，推進劑為HTPB/AP/AI複合推進劑，燃氣溫度約為2313K。
SM-3成功的關鍵在於大氣層外輕型動能殺傷攔截器(LEAP)
SM-3的典型作戰流程是，使攔截目標進入動能戰鬥部殺傷半徑的TSRM有兩個獨立的脈衝發動機，可以啟動並優化作戰時間，燃料耗盡後，第三級墜入大氣層並拋掉整流罩，釋放動能戰鬥部。TSRM工作結束後，攔截前30秒動能戰鬥部同第三級分離，並利用艦上的瞄準數據立即開始搜索目標，LEAP利用其長波紅外成像導引頭捕獲彈道導彈戰鬥部，動能戰鬥部通過固態轉向和高度控制系統（SDACS）進行精確機動，以獲得碰撞殺傷攔截能力。隨著LEAP接近目標，導彈用根據有效載荷殺傷半徑，改變制導瞄準點確保實現致命碰撞，利用其超過130m的動能摧毀目標。顯然，SM-3成功的關鍵在於LEAP。不過美國對彈道導彈防禦進行了長期的預研：美國陸軍在上世紀60年代就開始了撞擊殺傷技術(HTK)的研究，美國海軍在這一方面也並不遜色。雷聲公司（Raytheon）早在1985年就開始開發LEAP，LEAP採用前視紅外探測器(FLIR)進行目標定位。1992年到1995年“小獵犬”LEAP演示項目使用了改進後的SM2 ER導彈搭載LEAP樣機進行了4次飛行測試(FTV-1~FTV-4)，其中在1995年3月，進行了兩次海基攔截試驗。這些試驗用“標準”分別演示了LEAP彈的穩定性和精確性、第三級火箭發動機的良好性能、鼻錐彈射以及LEAP彈的空間分離佈署。雖然在兩次攔截試驗中LEAP樣機均沒有直接撞擊到目標（由於不同的技術故障），但也在原理上證實了LEAP彈導彈頭利用其轉向和姿態控制系統捕獲、跟蹤和向目標進行有效制導的能力。美國海軍更是宣稱達到了43項試驗目標中的42項。所以，美國國防部的“藍帶”委員會據此建議在正式的“宙斯盾”LEAP攔截演示計劃（ALI）中採用“小獵犬”LEAP樣彈作為技術發展原型。ALI的主要目的是演示外大氣層攔截的可行性，其次的目的則包括設計和驗證關鍵技術，並且收集工程數據以支持Block I版實用化攔截彈的研製。1999年5月NTW項目正式啟動，同年9月24日SM-3 Block I導彈進行了首次飛行測試，這次試驗試驗中成功實現了2，3級發動機分離，驗證SM-3彈體的性能和可靠性；2000年7月14日的飛行測試中計劃驗證第三級發動機性能，不過由於控制軟件問題從“伊利湖”號巡洋艦上發射的FTR-1試驗樣彈第三級發動機，未能和彈體分離導致試驗失敗，事後的分析顯示第三級的導航子系統與控制計算機之間的通信在發射時就中斷了，結果是根本沒有啟動第二/三級的分離過程。雖然在2001年年初，美國海軍與美國國防部簽署了PBD24協議，承諾把2002財年和2003財年的資源更多從NTW轉向海軍區域防禦系統(NAD)。然而，該計劃仍保留了支付NTW攔截彈研發應急費用的能力，即把資源從ALI飛行試驗配置樣彈而演變來的實用型導彈上。
SM-3與SM-6在未來將構成美國海軍打擊系統的基石
此後在2001年1月25日的又進行了一次FTR-1A飛行試驗。導彈從“伊利湖”號巡洋艦上發射，在靶場的安全界限內沿著制導彈道飛行，通過常規鼻錐和分離控制系統實現了導彈第三級發動機同彈體的分離和LEAP的分離控制，並在第三級點火後動能殺傷攔截器（LEAP）的引導部分被指向了目標並且在其末段飛行的某一部分時間內捕獲目標。在對目標完成捕獲後，按照預先計劃的程度，由雷聲公司、波音及西奧科爾公司聯合研製的固體轉向和姿態控制系統推進的EX142動能戰鬥部（KW）被彈射出去並繼續發射遙測信號直至任務結束。2002年1月25日的測試(FM-2)是SM-3的首次全面的測試，導彈成功擊毀了白羊座短程彈道導彈靶標；此後2002年11月21日的FM-4攔截中，SM-3成功攔截了上升段的白羊座靶標，這是首次成功攔截上升段目標；2003年12月11日的FM-6試驗中，“拉塞爾”號宙斯盾驅逐艦前出探測，把目標數據傳遞過後面的“伊利湖”號“提康德羅加”級“宙斯頓”巡洋艦，成功攔截了上升段的白羊座靶彈。值得一提的是，不久後為了兼容SM-3Block I攔截彈，“伊利湖”號“提康德羅加”級巡洋艦對其“宙斯盾”系統進行了一次意義重大的升級，其BMD3.0版本（”BMD“就是彈道導彈防禦能力的縮寫）是專為“標準”SM-3 Block I攔截彈配備的指揮控制系統，以實現對近程和中程彈道導彈(BM)的“初攔截能力”，同時還具有“遠程監視與跟蹤”(LRS&E)能力，但這一版本只有反導功能，沒有防空功能，實際上是一個完全的測試系統。2005年2 月“宙斯盾”BMD3.0首次部署在“伊利湖”巡洋艦上，並正式配備SM-3Block I攔截彈。為了獲得更強大的攔截能力，滿足美國海軍廣域高層彈道導彈攔截的需求，SM-3導彈在也試驗過程中不斷進行改進。比如，通過換裝新的單色紅外成像導引頭和姿軌控系統(TDACS)，2004年SM-3導彈升級到SM-3 Block IA型。2005年2月24日進行了代號FM-7的SM-3 Block IA攔截試驗，這次試驗除了彈道導彈彈頭是模擬彈頭外，其他都按實戰要求配置。當然，對應SM-3 Block IA攔截彈的試驗佈署，相應的“宙斯盾”系統版本也升級到BMD3.6，這一版本是為“標準-3”Block IA攔截彈配備的指揮控制系統，以實現對近程、中程、中遠程彈道導彈的攔截能力。BMD3.6系統可執行彈道導彈攔截、遠程監視與跟蹤和防空等三種任務。同時，BMD3.6系統也能夠利用另外一艘“宙斯盾”提供的數據，具有有限的“基於遠程信息發射”的能力。2006年6 月，在FTM-10攔截試驗中，BMD3.6系統裝備在“夏伊洛”號巡洋艦上進行了首次攔截試驗，取得成功。該巡洋艦於2006年9 月通過美海軍鑑定，認為能夠用於戰術部署。2006年底，裝備BMD3.6系統的首艘“阿利.伯克”級驅逐艦也具備了作戰能力。
“標準”SM-3Block I攔截彈發射瞬間
未完待續……
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