Research on the Development and Performance Analysis of the KEI Missile in the United States

doi:10.3969/j.issn.1009-086x.2024.05.005

Abstract

Abstract:

Kinetic energy interceptor （KEI） is mainly used to intercept medium-range and intercontinental ballistic missiles flying in the boost phase， ascent phase and midcourse， with the characteristics of high speed and high acceleration. Based on the research and analysis of literature and modeling simulation， this paper conducts reverse design and research on KEI missile's overall parameters， aerodynamic parameters and dynamic parameters， and simulates KEI missile's flight performance and interception performance. The results show that KEI missile can accelerate to 6 km/s in about 60 s. It also has the ability to intercept ballistic missiles in the boost phase/ascent phase for typical targets， and has reference significance for the development and research of domestic interceptor weapons.

Key words: ballistic missile defense, boost segment interception, kinetic energy interceptor（KEI）, kinetic interception, anti-design

摘要：

动能拦截弹(kinetic energy interceptor,KEI)主要用于拦截在助推段、上升段以及中段飞行的中远程和洲际弹道导弹，具有高速、高加速的特点。通过文献资料的研究分析和建模仿真，对KEI导弹的总体参数、气动参数、动力参数进行了反设计和研究，并对KEI导弹的飞行性能和拦截性能进行了仿真，结果表明：KEI导弹能够在约60 s内加速至6 km/s，并对典型目标具备在助推段/上升段拦截弹道导弹的能力，对国内拦截武器的发展和研究具有参考意义。

关键词: 弹道导弹防御, 助推段拦截, 动能拦截弹, 动能拦截, 反设计

CLC Number:

TJ761.7

Xu ZHANG, Peng ZENG, Mingying WEI, Xu LI, Jianheng XUE, Chao WANG. Research on the Development and Performance Analysis of the KEI Missile in the United States[J]. Modern Defense Technology, 2024, 52(5): 31-39.

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Figures/Tables 15

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参数名称	参数信息
目标	处于助推段、上升段及中段飞行的中程和洲际弹道导弹
作战距离范围/km	400~1 500
最大作战高度/km	1 000
最大速度/（km·s^-1）	6
制导体制	惯性导航+GPS修正+天基传感器指令+双波段红外成像制导
发射方式	发射筒内弹射（冷发射），出筒后点火
作战模式	直接碰撞杀伤
系统机动性	可地面作战，也可用于海基、空基和天基作战
弹长/m	11.8
弹径/m	1
起飞质量/kg	7 500
杀伤器加速度（g）	初始时7~8
燃烧时间/s	60
动力装置	三级固体火箭发动机

参数名称	参数信息
目标	处于助推段、上升段及中段飞行的中程和洲际弹道导弹
作战距离范围/km	400~1 500
最大作战高度/km	1 000
最大速度/（km·s^-1）	6
制导体制	惯性导航+GPS修正+天基传感器指令+双波段红外成像制导
发射方式	发射筒内弹射（冷发射），出筒后点火
作战模式	直接碰撞杀伤
系统机动性	可地面作战，也可用于海基、空基和天基作战
弹长/m	11.8
弹径/m	1
起飞质量/kg	7 500
杀伤器加速度（g）	初始时7~8
燃烧时间/s	60
动力装置	三级固体火箭发动机

时间	主要进展
2005-05	阿连特技术系统公司（ATK）签署合同，为动能拦截器建造箱式燃气发生器。ATK为KEI的研发和试验计划提供29台燃气发生器
2005-06	雷锡恩公司成功完成首次KEI导弹风险降低高速风洞试验。该试验聚焦于获得空气动力及其力矩数据，第二级飞行器的高频压力及声音数据和导弹鼻端形状选择的关键数据
2006-01	17日，美国导弹防御局在马里兰州 Elkton 地区的 ATK 工厂成功完成KEI 首次静态点火试验
2006-03	1日，诺格公司成功演示了新建造的美国本土动能拦截器（CKEI）系统，该系统能够接收来自多个全球卫星星座的传感器数据，并向已部署的动能拦截器转发数据，进一步提高助推/上升段交战精度
2006-09	14日，诺格公司和雷锡恩公司组成的研制组成功进行KEI第一级火箭发动机点火试验，由ATK研制的第一级火箭发动机正确点火燃烧，验证了第一级发动机的概念
2007-09	6日，诺格公司和雷锡恩公司团队在 ATK 的试验车间成功进行了第一级火箭发动机点火试验，获得地面点火试验的第三次成功，验证了新型混合火箭喷管喉部的性能。该团队验证了第二级发动机概念
2008-11	13日，KEI 工业团队在 ATK 的车间成功完成动能拦截器第一级火箭发动机的静态点火试验，获得地面点火试验的第四次成功，验证了 KEI 飞行结构关键组件的性能

时间	主要进展
2005-05	阿连特技术系统公司（ATK）签署合同，为动能拦截器建造箱式燃气发生器。ATK为KEI的研发和试验计划提供29台燃气发生器
2005-06	雷锡恩公司成功完成首次KEI导弹风险降低高速风洞试验。该试验聚焦于获得空气动力及其力矩数据，第二级飞行器的高频压力及声音数据和导弹鼻端形状选择的关键数据
2006-01	17日，美国导弹防御局在马里兰州 Elkton 地区的 ATK 工厂成功完成KEI 首次静态点火试验
2006-03	1日，诺格公司成功演示了新建造的美国本土动能拦截器（CKEI）系统，该系统能够接收来自多个全球卫星星座的传感器数据，并向已部署的动能拦截器转发数据，进一步提高助推/上升段交战精度
2006-09	14日，诺格公司和雷锡恩公司组成的研制组成功进行KEI第一级火箭发动机点火试验，由ATK研制的第一级火箭发动机正确点火燃烧，验证了第一级发动机的概念
2007-09	6日，诺格公司和雷锡恩公司团队在 ATK 的试验车间成功进行了第一级火箭发动机点火试验，获得地面点火试验的第三次成功，验证了新型混合火箭喷管喉部的性能。该团队验证了第二级发动机概念
2008-11	13日，KEI 工业团队在 ATK 的车间成功完成动能拦截器第一级火箭发动机的静态点火试验，获得地面点火试验的第四次成功，验证了 KEI 飞行结构关键组件的性能

发动机级数	一级动力装置	二级动力装置	三级动力装置
推力形式	单推力	单推力	双脉冲
发动机空载质量/kg	520	210	230
最大外径/m	1	1	1
总长度/m	6.8	1.9	3.1
推进剂质量/kg	5 700	900	100
总冲/（kN·s）	13 396（*）	2 457（*）	280（*）
平均推力/kN	394（*）	117（*）	35（*）
推进剂	HTPB复合推进剂（*）	HTPB复合推进剂（*）	HTPB复合推进剂（*）
喷管形式	摆动喷管	摆动喷管	摆动喷管
工作时间/s	34（*）	21（*）	8（*）