推荐!《高超音速的影响:高超音速武器的作战影响和美国战略形势的变化》美国国防大学联合部队参谋学院120页报告

2022 年 10 月 23 日 专知

摘要

高超音速武器的出现界定了太空空间和航空空间之间的新关系和界限。它们以超过五倍音速(5马赫)的复杂轨迹飞行,带来了重大的作战和战略影响,征服了中层和高层大气,利用了两个主要的速度和高度包络,并提供了高超音速再入飞行器在太空中预先驻扎的可能性。
在高层包络中,高超音速滑翔飞行器(HGVs)的速度高达33马赫,高度达几百公里,它增强了现有弹道导弹技术,并将在重新思考洲际战略导弹威胁和威慑方面发挥决定性作用。在较低的包络面中,目前的速度可达6马赫,高超音速巡航导弹(HCM)将伴随着现有的亚音速战地巡航导弹舰队,并将主要在战区发挥其决定性作用。
HGVs和HCMs的飞行特性利用大气层的较高空气层作为高超音速空域,在空域和空间领域之间架起桥梁,并要求有一个综合空域和空间防御理论。天基HGVs,可能成为一种新的和较晚可观察的威胁,这挑战了现有的天基红外传感器的设计。
高超音速技术有可能改变作战层面上的战争行为,并影响对战略威慑的理解。美国防部(DoD)必须考虑对现有空间和空域理论以及作战和战略决策的影响。为了将作战优势和有保证的战略威慑结合起来,高超音速武器的双重用途需要政治讨论和军事建议,并提升国际军控谈判的重要性。

技术声明

本论文的目的不是解释高超音速飞行的科学和技术细节,而是分析其操作和战略影响。因此,它在正文中应用了合理的最低限度的技术信息。
有关飞行高度的信息并不是指一个标准的大地测量参考系统。相反,它们指的是不同的气压标度、GPS数据或其他参考。这种限制对于本论文来说已经足够了。为了清晰和最直接的理解,海拔高度以公里和英尺为单位,并四舍五入到有用的措施。
速度用马赫数显示,以英里/小时和公里/秒为单位,以便于比较。标准大气中的音速取决于空气温度,因此也取决于飞行高度。本论文对所有高度使用0.3333公里/秒的恒定速度,这对计算和解释高超音速飞行的影响是足够公平的。来自官方数据表的信息没有被修改。鉴于太空中没有声音传播,所以没有音速,技术上也没有马赫数。然而,为了便于比较,对近空间物体使用匹配的马赫数是很公平的。
这项工作的一个基本原则是完全使用公开的信息,这些信息明确地没有与机密数据进行过比较。这种分离消除了损害机密信息的任何可能性。因此,本研究中的数据的合理性来自于物理背景、相互比较和整体背景;其准确程度足以达到本工作的目的。
所引用的大部分出版物都来自公认的作者和组织。在个别情况下,在检查了可信度之后,为了支持说明的目的,使用了没有相应声誉的作者的额外材料。

第一章:简介

高超音速武器的出现将改变我们的作战方式和威慑思维,因为这些武器在空间和空域内定义了新的关系和界限。它们的速度是音速的五倍以上(5马赫;1.7公里/秒;3,700英里/小时),在两个主要的速度和高度范围内带来重大影响。
图1:高超音速的高度和速度包络线。
在上层封套中,高超音速滑翔飞行器(HGVs)的速度远达33马赫(11公里/秒;24,600英里/小时),并在20至130公里之间跳跃,它以可操纵的弹头、复杂的弹道和终端阶段的决定性敏捷性加强了现有的弹道导弹技术。此外,由洲际弹道导弹(ICBM)作为载体平台发射,HGVs可以爬升几百公里,多次重新进入大气层,并不断改变方向。这些机动灵活的HGV将引起人们对洲际战略导弹威胁和威慑的重新思考。HGV也可能在作战战场上发挥作用,由中短程战术助推滑翔(TBG)系统部署。
在较低的高超音速包络中,高超音速巡航导弹(HCM)的速度可达6马赫(2公里/秒;4,500英里/小时),巡航高度在20至40公里。由超音速燃烧冲压发动机(Scramjets)提供动力,HCM增强了今天亚音速巡航导弹的对抗能力,速度和高度都大大增加。因此,HCM将改变作战战斗力和威慑思维。
HGVs和HCMs都使用20至130公里之间的大气层,并专门利用它作为高超音速空域。因此,高超音速武器在空中和空间领域架起了桥梁,作为一种新的威胁发挥出来,并要求将现有的空天防御和导弹防御理论修订为更广泛的综合空天防御理论。
近年来,经常有报道说在开发和引进这些武器方面取得了新的成功。在2018年的一次令人震惊的国家报告中,弗拉基米尔-普京总统宣布了壮观的俄罗斯高超音速能力。中国公开展示这种武器的作战能力。虽然谨慎的分析家总是需要质疑这种报告的可靠性,但在相关文献中没有实质性的疑问,高超音速武器的时代已经到来。更重要的是,就像飞机、喷气式轰炸机、洲际弹道导弹、潜艇和核武器的出现一样,高超音速导弹有可能彻底改变战争的进行。
因此,任何希望拥有可靠武装力量的国家必须考虑高超音速武器的能力和影响。在美国,这种讨论已经在顺利进行。近年来,参谋长联席会议和国会 "对追求高超音速系统的发展和近期部署表现出越来越大的兴趣"。高超音速武器的出现激发了各种各样的研究和评论。
2017年兰德公司关于高超音速武器的分析指出了高超音速技术在世界范围内扩散的危险性和潜在的发难战术。"大西洋理事会 "的一本入门书讨论了印度-太平洋战区,并评估了俄罗斯和中国如何将高超音速武器视为一种增加的战略威慑。"盖斯特和马西科特评估了俄罗斯声称的新型超级武器是一种有意的竞争准备信号,防止美国进一步投资于决定性的美国战略优势。相反,美国外交政策委员会(AFPC)认为,莫斯科和北京已经拥有强大的核能力,核高超音速武器不一定会改变战略平衡。Terry和Cone普遍认为高超音速核运载系统相对于现有系统没有什么优势。美国国会研究服务部分析说,今天美国的多种能力提供了足够的打击选择,认为高超音速的出现与其说是三个主要核国家之间革命性的新军备竞赛,不如说是一种进化的 "新技术发展的竞争"。斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI)对中国正在推进的高超音速技术和武器库给出了更详细的看法。
这些文献讨论了技术基础、各国的进展、军事价值、可能出现的情况以及国际影响。然而,它并没有对高超音速武器如何影响军事行动的规划和实施进行更具体的讨论--它们如何融入战役。整合和使用这些武器的军事学说仍然缺失。正如后面的分析所强调的,关于高超音速武器在空中和太空领域的战争中的作用,还没有任何理论出版物。鉴于高超音速的发展速度,美国的理论正在进一步落后。此外,关于一个国家,特别是一个核国家,如何以不破坏稳定的方式将这些武器纳入其武库,并没有多少实质性的文字。
此外,所研究的文献没有讨论HGVs在空间武器化方面的潜力。技术上的再入设计提供了潜伏在低地球轨道(LEO)上的天基HGV的可能性。如果没有典型的助推器的红外(IR)信号,这样的武器将是一个明显不容易观察的威胁。因此,预先驻扎的天基HGV的潜力将挑战现有的天基红外传感器层,并质疑目前的综合导弹防御架构。
本论文研究了高超音速武器的重要特征--速度、射程、巡航机动性和最终游戏的敏捷性--如何结合起来,创造出一系列挑战,这些挑战将大大影响军事组织在空中和太空领域的运作方式。对于技术背景较弱的感兴趣的读者,附录A和B研究了高超音速武器的基本技术方面及其革命性的潜力。
第二章评估了战略风险,研究了高超音速武器对可信威慑原则和联盟防御的影响,并为与高超音速竞争对手的战略沟通和谈判策略提供了基础。尽管高超音速武器有其特点和携带核弹头的潜力,但它并没有改写经典威慑的规则,而是对其提出了挑战。事实上,在战略层面上,美国和其他大国应该像今天对待核武器一样对待它们--确保第二打击能力,利用军备控制协议,并减少模糊性。
第三章讨论了作战影响。高超音速武器仍在开发中--事实上,对其作战准备情况存在一些疑问。然而,由于高超音速武器的时代无疑已经到来,概念、理论和技术上的差距存在,加剧了对这些武器的担忧。
第四章总结了主要观点,将其形成一个观点,并建议进一步分析以理解高超音速武器对美国和盟国行动以及现有威慑概念的实际风险和潜在价值。

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