过去十年来,高超音速技术已成为与现代战争有关的讨论最多的发展之一。目前,大多数主要军事强国都在为战术和战略用途积极开发高超音速技术。

界定高超音速武器到底是什么很重要,因为在市场营销和政治目的方面,这个词有被过度使用的趋势。一般来说,高超音速武器通常被定义为速度超过 5 马赫(音速的五倍)的武器。然而,这个定义过于宽泛,因为它还包括其他各种弹药,如常规弹道导弹,它们在飞行的大气层外部分达到高超音速。因此,该术语通常用于能够在大气层内高度保持高超音速,并能以这种速度进行机动的武器。这些武器大多分为两个主要阵营--高超音速滑翔飞行器(HGV)和高超音速巡航导弹(HCM)。

俄罗斯

多年来,俄罗斯、中国和美国一直致力于开发高超音速滑翔飞行器(HGV),以增强其战略能力。值得注意的是,俄罗斯已经有多达 18 辆 Avangard高超音速滑翔飞行器在第 13 奥伦堡火箭师服役,部署为三个团。

Avangard系统集成了 UR-100N UTTKh 井基液体推进洲际弹道导弹(北约分类:SS-19 Mod 3 Stiletto)和新型高超音速滑翔运载火箭,公开资料此前称其为 ”Object 4202 “和 ”15Yu71"。据报道,该滑翔飞行器由 NPO Mashinostroyenia 开发,已进行了至少 7 次测试,最近一次是在 2018 年 12 月 26 日。与洲际弹道导弹使用的传统重返大气层飞行器不同,Avangard HGV提前重返大气层,并从弹道轨迹过渡到滑翔轨迹。据报道,再入大气层时,其速度可达 27 马赫,与传统洲际弹道导弹弹头类似,但在漫长的滑翔阶段,由于大气阻力的影响,以及飞行器自身缺乏推进力,这一速度会迅速下降。据估计,在飞行的最后阶段,其速度将降至 8-10 马赫左右。

图:UR-100N UTTKh ICMB 与 Avangard HGV 一起装入发射井。 资料来源:俄罗斯国防部

Avangard的高速度,加上其非弹道轨迹和机动性,使目前的防空和导弹防御系统难以拦截。此外,Avangard导弹的飞行轨迹可控,因此有可能实现更精确的目标定位,从而使未来常规精确制导洲际弹头的部署成为可能。

一个耐人寻味的方面是亚斯年斯克发射场是如何装备 UR-100N UTTKh 的,因为最后 30 枚现役的该型导弹都部署在远离亚斯年斯克市的萨拉托夫州塔蒂什切夫发射场。最初,迁移重型液体推进洲际弹道导弹的想法似乎不切实际。然而,俄罗斯似乎在 2002-2004 年间从乌克兰获得了 30 枚库存的Stilettos洲际弹道导弹。这些洲际弹道导弹的状况良好,至少可以使用到 2020 年及以后。其中有 12-20 枚导弹被改装成Avangard导弹,储存在 R-36M2 型洲际弹道导弹的空发射井中。

目前,Avangard导弹被视为一种临时的过渡性解决方案。UR-100N UTTKh 于 1985 年停止生产,已经老旧,寿命有限。未来可能由 RS-28 Sarmat 重型洲际弹道导弹作为 HGV 的载体。2023 年 9 月 1 日,俄罗斯塔斯社援引俄罗斯宇航局局长尤里-鲍里索夫的话说,Sarmat已进入俄罗斯武装部队服役。由于Sarmat的有效载荷能力较高(是 UR-100N 的两倍),它有可能同时搭载两到三架滑翔机。不过,即使 RS-28 得到更广泛的部署,也只有少数可能配备高超音速滑翔机;其余将携带常规核弹头,因为常规核弹头既便宜又轻便--RS-28 至少可以携带 10 枚核弹头。

鉴于现阶段反弹道导弹(ABM)系统的发展情况,大规模生产和部署携带核弹头的高超音速滑翔机被认为是不切实际的。它们比标准重返大气层运载工具更大、更重、更昂贵,而且携带的弹头数量也会减少。在遥远的未来,能够在 30 分钟内击中全球目标的常规高超音速滑翔机可能更有价值,但俄罗斯国防工业尚未准备好生产如此高精度所需的复杂制导系统。

已知唯一服役的高超音速导弹是俄罗斯的 3M22 “锆石”(有时也写作 “Tsirkon”),该导弹甚至在乌克兰战争中使用过。有关该导弹的可靠信息仍然很少,即使是简短的发射视频记录也没有透露太多信息。可以确定的是,导弹从 3S14 垂直发射装置发射后,由固体推进剂助推器加速到启动冲压喷气发动机或扰动喷气发动机所需的超音速。鉴于该导弹能够达到 8 马赫的速度,因此很可能采用了扰流喷气发动机。但也有观点认为,“锆石 ”的巡航速度可能接近 4-5 马赫(超音速),在飞行过程中通过启动火箭发动机进一步加速,从而达到高超音速。锆石 "的航程估计在 600 公里左右。目前,该导弹有潜艇版和舰艇版,一些信息表明可能会开发陆基版。据认为,“锆石 ”导弹的制导系统至少有两种版本--一种是用于反舰的主动雷达寻的器变体,另一种是用于攻击地面目标的全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)联合制导变体。

图:米格-31K 飞机上的 Kinzhal 导弹。 图片来源:俄罗斯联邦总统办公室

俄罗斯武库中的另一种实用高超音速武器是Kinzhal。尽管Kinzhal导弹被认为不是 “真正的 ”高超音速武器,因为它既不是HGV,也不是HCM,而是一种基于 “伊斯坎德尔-M ”短程弹道导弹(SRBM)系统的9M723导弹的气动弹道导弹。将现有的 9M723 导弹改装为空射导弹是一个合理的举措,因为它所需的投资相对较少,但却能完成关键任务:精确打击受分层防空和导弹防御系统保护的敌方关键目标。该导弹的最大射程仍有争议,但据一次试射的官方报告证实,其最大射程至少为 1000 公里。该导弹的速度达到 10 马赫,大大缩短了与目标交战的时间,为俄罗斯武装部队在各种冲突中提供了强有力的远程工具。在平均速度为 7 马赫的情况下,导弹只需 6 分钟就能到达 1000 公里以外的目标。Kinzhal在俄乌战争中的应用有限,但它是众所周知的难以拦截的目标。与此同时,Kinzhal导弹无懈可击的神话也在很大程度上破灭了,因为已知有导弹被 “爱国者 ”PAC-2 地对空防空导弹拦截的案例,尽管该导弹具有很高的末端速度并使用了穿透辅助装置(这在战术导弹中相对罕见)。目前,Kinzhal导弹的唯一载体是经过改装的米格-31K 飞机,但有关改装该导弹供图-22M3 远程轰炸机携带的讨论仍在进行中。

俄罗斯还有一些其他项目正在筹备中,如 GZUR HCM 和 Klevok-D2 高超音速火炮火箭。然而,在乌克兰战争的背景下,这些项目的实用性值得怀疑,很可能会减缓其发展速度,因为在资金方面,更紧迫的军事优先事项将被优先考虑。

GZUR(一些消息来源称该项目名为 “Gremlin”)是一种 HCM,最大飞行速度为 6 马赫,射程超过 1000 公里。有关该项目的信息相对较少,据推测,GZUR 比 “锆石 ”更轻、更紧凑。据了解,Klevok-D2 是一种相对较轻的火炮火箭,射程约 100 公里,速度约 5 马赫,以Hermes战术导弹为基础。鉴于 Hermes已经面临的问题,现在评估 Klevok-D2 的前景和能力还为时过早。

美国

美国在高超音速领域的项目包括著名的先进高超音速武器(AHW)和高超音速技术飞行器 2(HTV-2)。自 2006 年以来,大约 1 亿美元的预算资金分配给了 AHW,而 HTV-2 自 2008 年以来花费了美国纳税人大约 3.25 亿美元。创建飞行试验台、一次部分成功的试验和三次不成功的试验总共花费了 4.25 亿美元。这是一笔不小的开支,特别是考虑到 “免费 ”运载火箭,如 “牛头怪 ”IV 和 STARS IV(分别是退役的 IBM LGM-118A “和平卫士 ”和 UGM-27 “北极星 ”的特殊改型)已被用于发射。这些项目最初都是试验性质的。

图:已部署的 LRHW 炮台的 CG 效果图,包括四个 TEL。 资料来源:洛克希德-马丁公司

自 2019 年以来,美国国防部(DoD)已在高超音速导弹研发项目上投入了超过 80 亿美元。这些计划包括陆军、海军和空军为制造高超音速助推滑翔导弹所做的独立努力。此外,DARPA、空军和海军还开展了合作项目,重点研究高超音速导弹。有关导弹组件的各种研究计划也是这项广泛投资的一部分。

目前,美国在高超音速飞行器领域有两个实际研发项目,分别由美国陆军和美国海军实施,美国空军也有一个可疑的实际项目。通用高超音速滑翔弹体(C-HGB)是 AHW 的进一步发展,成为陆军远程高超音速武器(LRHW,又称 “暗鹰”)、海军中程常规快速打击武器(IR-CPS)和美国空军已取消的高超音速常规打击武器(HCSW,读作 “Hacksaw”)的基础。另一方面,HTV-2 成为战术助推滑翔(TBG)的基础,由此产生了美国空军的 AGM-183 空射快速反应武器(ARRW,读作 “箭”)计划,该计划目前处于不确定状态,有迹象表明该计划将于 2023 年取消。然而,在 2024 年的进一步测试之后,其最终命运仍不完全明朗。

美陆军的 LRHW 助推-滑翔导弹设计为使用移动式运输-发射装置(TEL)从地面发射。一个 LRHW 炮台将包括四台 TEL、八枚导弹和一个操作中心。虽然 LRHW 的大部分性能特征都是保密的,但据公开披露,其射程超过 2,775 千米。LRHW 计划已成功完成了一枚原型导弹的飞行试验,但近年来也遇到过试验失败的情况。计划在 2028 年之前与海军合作再进行几次飞行试验。陆军最初的计划是在 2023 年部署首批 LRHW 导弹原型,预计在 2025 年和 2027 年再部署两个炮台组。然而,由于试验失败,初期能力的部署推迟到了 2025 年。

图:从海军平台发射中程常规快速打击导弹的效果图。 资料来源:洛克希德-马丁公司 海军的 IR-CPS 助推-滑翔导弹

美海军的 IR-CPS 助推滑翔导弹实际上是 LRHW 的海上发射变体,同样携带 C-HGB。最初,海军计划在 “弗吉尼亚 ”级核动力潜艇上部署 IR-CPS,使用 “弗吉尼亚 ”有效载荷模块--一种为这些潜艇的新型号设计的多导弹发射器。为了加快部署速度,海军现在计划首先在现有的祖姆沃尔特级驱逐舰上部署红外发射系统,然后再开发弗吉尼亚级潜艇的发射能力。虽然 IR-CPS 的规格是保密的,但其射程预计将与陆军的 LRHW 类似,超过 2775 千米。由于多种原因,海军版助推滑翔导弹的研制时间预计将长于陆军版。最初,IR-CPS 的开发与 “弗吉尼亚 ”有效载荷模块的时间挂钩。此外,从潜艇发射导弹需要进行 “冷发射”,即在点燃火箭发动机之前,先用气体发生器将导弹从发射管中弹出。这一过程比陆军 LRHW 等地面发射导弹所采用的 “热发射 ”更为复杂,后者是导弹在发射时点燃火箭发动机,并依靠自身动力将自身推出发射装置。海军计划于 2025 年在 “祖姆沃尔特 ”级驱逐舰上部署具备初始能力的 IR-CPS 导弹,并于 2028 年在 “弗吉尼亚 ”级潜艇上部署具备全面能力的导弹。

美国空军的 ARRW HGV 由洛克希德-马丁公司研制,计划从 B-52 轰炸机上发射,也可能计划使用其他发射平台,如 B-1 轰炸机。到目前为止,美国空军已经披露了该导弹的一些技术细节,包括它的射程至少为 926 千米,其助推器由一个基于 ATACMS 导弹的单级固体火箭发动机组成。美国空军明确表示,该计划将于 2023 年取消。但不久之后,它又表示该计划的命运将在 2024 年的最后一次试验中决定。ARRW 的最后一次试射于 2024 年 3 月 17 日进行,但在撰写本报告时,仍不清楚这次试射是否成功,以及 ARRW 的进一步发展计划(如果有的话)。

图:B-52 战略轰炸机上的 AGM-183 ARRW。 资料来源:美国空军/Christopher Okula

美国在 “作战火力”(OpFires)项目上也做出了进一步的努力。该系统的开发始于 2017 年,是 DARPA 和美国陆军联合计划的一部分。虽然滑翔飞行器的正式射程尚未公布,但作为一种中程武器,它的射程估计在1600-1800千米左右。这实际上意味着它的射程低于 LRHW,而且在概念上成本更低,数量更多。OpFires 系统采用两级固体燃料助推器设计,计划使用与 ARRW 相同的 TBG 衍生 HGV。据说该武器的速度超过了 5 马赫,非官方消息称滑翔飞行器的速度在 6.5 至 8 马赫之间。尽管 2022 年至少成功进行了一次飞行试验,但有关该计划现状的信息相对较少。

在美国高超音速飞行器计划方面,自 2014 年以来,DARPA 一直在资助高超音速喷气式武器概念(HAWC)计划下的扰频喷气发动机研究。作为这些研究工作的成果,美国空军和美国海军正在分别研究高超音速攻击巡航导弹(HACM)和进攻性反水面战(OASuW)增量2,即通常所说的高超音速空射反水面战(HALO)计划。目前,公开资料中有关这两个项目的具体信息非常有限。

图:在 2022 年进行的首次 “作战火力 ”试射中,导弹离开了发射筒,据报道这次试射取得了成功。 资料来源:DARPA

美国空军计划在 2024 年 10 月至 2027 年 3 月期间对高超音速攻击巡航导弹(HACM)进行 13 次测试。如果项目证明成功,将随后决定生产。雷神公司是 HACM 的主承包商,诺斯罗普-格鲁曼公司则负责开发其喷气发动机。人们对 OASuW Inc 2 计划的进展知之甚少,该计划旨在开发一种配备扰频式喷气发动机的反舰巡航导弹。尽管 “光环 ”的名称中包含 “高超音速”,但官员们表示它不一定能达到这样的速度。据海军航空系统司令部无人航空和攻击武器项目执行官斯蒂芬-特德福德海军少将称,“光环 ”的 “峰值速度 ”可能会达到 “4马赫以上”。目前,美国海军正在为 “光环 ”的研究、开发、测试和评估寻求更多资金。

中国和其他国家

中国在 HGV 方面的工作一直以相当保密的方式进行。大部分可用信息都是基于美国情报机构提供的信息,因此很难进行详细分析。一些美国消息来源甚至认为中国目前是 “高超音速竞赛 ”的领跑者。

目前已知的是,中国从 2014 年开始对 DF-ZF HGV 进行了多次测试,该系统可能从 2019 年开始投入使用。DF-ZF 滑翔机被用作 DF-17 中程弹道导弹(MRBM)的弹头运载组件,射程估计在 1800-2500 公里左右。据了解,该系统具有反舰用途,可携带常规弹头或核弹头。中国的另一种弹道导弹是 DF-27,它也被认为使用 HGV 作为弹头组件。据推测,其射程约为 5000-8000 千米,也可能用于反舰。从技术上讲,DF-ZF 也有可能与中国的其他洲际弹道导弹一起使用,如 DF-31 或 DF-41。

有关中国高超音速飞行器的信息相对较少,而有关中国其他高超音速飞行器(如高超音速导弹)的信息则更少。不过,中国很可能至少正在此类方向上开展一些高度保密的工作。

据悉,法国和印度也在进行一些试验性高超音速飞行器测试,分别是 V-MAX 和达瓦尼项目。不过,目前这些计划远远落后于中国、俄罗斯和美国的同类计划。在高超音速领域的其他努力方面,法国正在研制核弹头空射高超音速导弹(ASN4G),作为法国仍在研制中的 “ASMPA-R”(Air-Sol Moyenne Portée Amélioré-Rénové)的最终继承者。ASN4G 计划在 2030 年后成为法国机载核威慑力量的一部分,由阵风战斗机携带。

结束语

高超音速技术仍然是人们关注的焦点,中国、俄罗斯和美国等国被认为是开发和部署这些技术的领头羊。中国和俄罗斯率先部署了高超音速能力,这在很大程度上是因为它们优先考虑了高超音速能力的重要性,并采取了较为简单的方法来发展高超音速能力。例如,俄罗斯在开发Kinzhal导弹时,将 “伊斯坎德尔-M ”SRBM改装成气弹道导弹,显示了灵活性。

而美国则采取了更为复杂的方法,例如开发能够使用常规弹头进行远程精确打击的 HGV。尽管如此,从长远来看,美国正在投入时间和资源的常规高超音速打击能力有可能在现实战场上改变游戏规则。虽然Avangard等具备核能力的系统可提供战略威慑能力,但人们普遍希望永远不要使用这类武器。相比之下,美国的努力集中在更有可能实际使用的武器上。

参考来源:欧洲安全与防务杂志

成为VIP会员查看完整内容
22

相关内容

人工智能在军事中可用于多项任务,例如目标识别、大数据处理、作战系统、网络安全、后勤运输、战争医疗、威胁和安全监测以及战斗模拟和训练。
人工智能与无人机
专知会员服务
42+阅读 · 7月13日
对抗高超音速威胁
专知会员服务
34+阅读 · 6月24日
致命杀伤:小型无人机技术的演变
专知会员服务
33+阅读 · 5月1日
无人系统与作战能力的变革
专知会员服务
52+阅读 · 2月11日
新兴技术与未来空战
专知会员服务
37+阅读 · 1月15日
无人机战争的下一步:开发空中优势无人机
专知会员服务
47+阅读 · 1月10日
反制自主潜航器的威胁
专知会员服务
35+阅读 · 2023年12月27日
军事侦察和情报系统的创新
专知会员服务
64+阅读 · 2023年12月1日
《高超音速武器Hypersonic Weapons》最新报告,32页pdf
专知会员服务
64+阅读 · 2022年8月19日
3倍加速CPU上的BERT模型部署
ApacheMXNet
11+阅读 · 2020年7月13日
反导任务规划技术丨研究前沿
科学出版社
19+阅读 · 2019年7月16日
反无人机技术的方法与难点
无人机
20+阅读 · 2019年4月30日
MBSE应用于航空产品研发的适航管理
科技导报
13+阅读 · 2019年4月26日
美军电磁频谱战的发展及启示
科技导报
11+阅读 · 2019年3月25日
反无人机电子战蓬勃发展
无人机
18+阅读 · 2018年7月11日
智能无人作战系统的发展
科技导报
28+阅读 · 2018年6月29日
无人艇的发展趋势
无人机
10+阅读 · 2017年11月6日
无人机飞行控制方法概述
无人机
10+阅读 · 2017年10月7日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
45+阅读 · 2011年12月31日
Arxiv
155+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
397+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
19+阅读 · 2023年3月17日
Arxiv
68+阅读 · 2022年9月7日
VIP会员
相关VIP内容
人工智能与无人机
专知会员服务
42+阅读 · 7月13日
对抗高超音速威胁
专知会员服务
34+阅读 · 6月24日
致命杀伤:小型无人机技术的演变
专知会员服务
33+阅读 · 5月1日
无人系统与作战能力的变革
专知会员服务
52+阅读 · 2月11日
新兴技术与未来空战
专知会员服务
37+阅读 · 1月15日
无人机战争的下一步:开发空中优势无人机
专知会员服务
47+阅读 · 1月10日
反制自主潜航器的威胁
专知会员服务
35+阅读 · 2023年12月27日
军事侦察和情报系统的创新
专知会员服务
64+阅读 · 2023年12月1日
《高超音速武器Hypersonic Weapons》最新报告,32页pdf
专知会员服务
64+阅读 · 2022年8月19日
相关资讯
3倍加速CPU上的BERT模型部署
ApacheMXNet
11+阅读 · 2020年7月13日
反导任务规划技术丨研究前沿
科学出版社
19+阅读 · 2019年7月16日
反无人机技术的方法与难点
无人机
20+阅读 · 2019年4月30日
MBSE应用于航空产品研发的适航管理
科技导报
13+阅读 · 2019年4月26日
美军电磁频谱战的发展及启示
科技导报
11+阅读 · 2019年3月25日
反无人机电子战蓬勃发展
无人机
18+阅读 · 2018年7月11日
智能无人作战系统的发展
科技导报
28+阅读 · 2018年6月29日
无人艇的发展趋势
无人机
10+阅读 · 2017年11月6日
无人机飞行控制方法概述
无人机
10+阅读 · 2017年10月7日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
45+阅读 · 2011年12月31日
微信扫码咨询专知VIP会员