西方国家继续开发地面发射高超音速武器系统(HWS)。然而,尽管取得了一些逐步的成功,但测试和实战化的进展比预期的要慢。
根据定义,高超音速武器的飞行速度超过 5 马赫(1,715 米/秒)。虽然有许多武器符合这一定义,如弹道导弹,但 “高超音速 ”标签主要用于指能够在飞行过程中进行机动的高超音速武器。这些武器主要分为两类。高超音速滑翔飞行器(HGV)是在载弹导弹顶端发射的,与标准弹道导弹弹头很相似;在与导弹分离后,它们会转入无动力滑翔模式,继续执行任务。高超音速巡航导弹(HCMs)的工作原理与传统巡航导弹基本相同,只是通过使用扰频式喷气发动机实现了更高的速度。
一般认为,速度和机动性的结合使高超音速武器具有躲避防空和导弹防御系统的能力。2023 年 5 月 4 日,乌克兰武装部队使用 “爱国者”防空和导弹防御系统击落了一枚俄罗斯 Kh-47M2 Kinzhal导弹。然而,这次拦截的意义一直存在争议。虽然俄罗斯根据Kinzhal导弹的速度将其归类为高超音速武器,但许多分析家一般将其归类为气弹道导弹,而非 “真正的 ”高超音速武器。Kh-47M2 是 9M723 型 “伊斯坎德尔 ”地面发射弹道导弹的空射衍生型。据报道,该导弹的速度达到 10 马赫,但发射后的机动能力相对有限,主要保持弹道飞行轨迹,以便计算拦截矢量。
由于Kinzhal被取消资格,迄今为止已知唯一用于实战的 “真正 ”高超音速武器是俄罗斯的 3M22 “锆石”(又称 “Tsirkon”)高超音速导弹。根据基辅法医专家科学研究所(Kyiv Scientific Research Institute of Forensic Expertise)从碎片中拼凑出的证据,锆石被用于 2024 年 2 月 7 日对基辅的袭击。据报道,该武器随后在对乌克兰的各种袭击中使用过,但迄今为止仍是俄罗斯使用较少的弹药之一。
图:基辅法医专家科学研究所根据碎片推断出的 3M22 锆石高超音速武器的大致外观。据报道,该武器于 2024 年 2 月 7 日用于对基辅的袭击,标志着 “真正的 ”高超音速武器首次用于实战。 图片来源:基辅法医专家科学研究所
根据其设计,高超声速武器可以空射、地射或海射。Kinzhal和锆石分别是空射和海射武器的范例。不过,本文的其余部分将重点介绍美国及其一些盟国在地面发射高超声速武器系统方面所做的开发工作。
二十年来,美国武装部队和航空航天工业一直在研究高超音速技术。然而,五角大楼对阿富汗和伊拉克问题的长期关注限制了用于研究对反叛乱行动没有直接作用的技术的资源。意识到俄罗斯和中国在这一革命性新武器类别的竞争中已遥遥领先,美国防部(DoD)终于宣布将高超音速武器系统(HWS)的开发列为优先事项。2019 财年《国防授权法案》加速了高超声速武器系统的开发,随后的每个年度预算都为该类别的各个项目增加了资金。
美国唯一正在进行的地面发射 HWS 开发计划由美国陆军实施。该项目被命名为远程高超声速武器(LRHW),又称 “暗鹰”。根据陆军预算文件的规定,LRHW 的任务是击败反进入/区域拒止(A2/AD)能力,压制对手的远程火力,并打击其他高回报、时间紧迫的目标。
开发和测试计划是与美国海军联合进行的,美国海军正在采购一种舰载和潜艇型武器,命名为中程常规快速打击(IR-CPS)。这两种武器都是高超声速飞行器,都采用了 Dynetics 公司开发的通用高超声速滑翔弹体 (C-HGB),其中包括弹头、制导系统、电缆和热屏蔽。C-HGB 将与一枚直径 87.6 厘米的两级助推火箭配对,组成两军种都将使用的 “全方位”(AUR)垂直发射系统。每个军种都开发了自己的发射系统和支持设备。洛克希德-马丁公司是地面变体的系统集成商。暗鹰 "将被部署在安装在移动式转运架发射器(TEL)上的发射筒中。每个运输竖起发射器将携带两个 AUR,四个运输竖起发射器加上移动炮台作战中心和辅助车辆组成一个炮台。LRHW 的射程估计超过 2 775 公里。
图:从 TEL 发射 LRHW 的概念效果图。 资料来源:洛克希德-马丁公司
LRHW的测试和评估工作进展比原计划缓慢。该开发计划于2019年3月启动,由陆军快速能力和关键技术办公室(RCCTO)领导。2019 年,陆军提出了在 2023 财年之前交付 “具有剩余作战能力的地面发射高超声速武器原型 ”的目标。陆军和海军制定了联合飞行活动(JFC),以测试和评估整体系统性能,包括导弹弹体和有效载荷性能。一些测试被配置为测量与各军种作战概念和任务概况具体相关的参数。计划在 2022 年和 2023 年共进行三次针对长程重型武器的飞行试验。这些试验旨在为 “暗鹰 ”原型机的作战认证奠定基础,并为过渡到工程和制造开发(EMD)以及随后的采购计划铺平道路。然而,由于在试验场发现的发射装置或发射顺序问题,计划于 2022 年和 2023 年进行的所有飞行试验要么失败,要么中止。
在对之前失败的原因进行多月审查后,陆军再次推进评估计划。军方领导承认,最初的时间表(出于追赶俄罗斯和中国的愿望)过于雄心勃勃。正如快速能力和关键技术办公室(RCCTO)负责人罗伯特-拉施中将在 2024 年 3 月所说的那样,军方利用暂停测试的机会 “反思在哪些方面没有进行足够的开发性测试”。显然,像快速能力和关键技术办公室这样快速推进高超音速技术的项目,在快速推进的过程中会有风险。"。因此,在恢复飞行试验周期的过程中,陆军目前的重点是降低风险。2024 年的前几个月,陆军一直在分析地面支持设备,并进行 “高保真 ”子组件测试,包括模拟导弹发射程序。
2024 年 6 月 28 日,在夏威夷太平洋导弹靶场设施成功进行了陆军/海军联合端对端飞行测试。这次试验提供了海军 IR-CPS 和 LRHW 所用 AUR 的性能数据。两级导弹飞行了约 3200 千米,到达马绍尔群岛的一个试验靶场,保持规定的航线并释放滑翔体,据报道击中了预定目标。然而,与 2022 年和 2023 年失败的 LRHW 试验不同的是,这次试验没有包括任何军种专用的地面设备,如发射筒、TEL 或控制车辆;相反,AUR 是在一个独立的平台上定位和发射的。
既然海军和陆军在夏威夷的联合发射已经确认了 AUR 的全部功能,陆军计划对整个 LRHW 系统进行端到端发射测试。出于安全考虑,陆军拒绝提前公布测试时间。不过,军方官员此前曾表示,目标是在 2024 财年结束前(2024 年 9 月 30 日)尝试进行全系统试飞,并在 2025 财年第一季度结束前(2024 年 12 月 31 日)对武器系统进行认证。这与拉施将军于 2024 年 3 月在美国国会作证时提出的目标是一致的,即 “在 2024 日历年度将 LRHW 能力移交给导弹与空间项目执行办公室(PEO),该项目将在那里继续进行飞行测试和进一步开发”。
图:2024 年 6 月 28 日,C-HGB 将从夏威夷考艾岛太平洋导弹发射场设施的试验台进行联合发射。 资料来源:美国海军
如果这次试验成功完成,导弹设计得到认证,陆军预计将立即启动AUR的组装工作,并将其分配给首个作战炮台。政府问责局(GAO)于 2024 年 6 月发布的《武器系统年度评估报告》援引陆军官员的话说,一旦飞行试验取得成功,首枚生产型导弹将在大约六周内交付,而由八枚导弹组成的首个炮台组将在大约 11 个月内交付。不过,美国政府问责局的报告也警告说,"如果陆军在飞行测试中发现导弹性能问题,导弹交付和首个作战型 LRHW 系统的实战化可能会进一步推迟。据陆军官员称,MTA 快速部署另外两个炮台组的时间表还取决于陆军确定的集成问题的根本原因"。
陆军的预算和合同活动与该军种对新武器系统的乐观表态相吻合。2024 年 5 月,陆军和洛克希德-马丁公司宣布了一份价值 7.54 亿美元的新合同,以支持 LRHW 计划。洛克希德-马丁公司将向陆军提供额外的 LRHW 炮台设备、系统和软件工程支持以及后勤解决方案。
未来,陆军 2025 年预算申请中包括 12.8 亿美元用于继续投资 LRHW。其中包括用于研究、开发、测试和评估(RDT&E)的 5.38 亿美元和用于导弹采购的 7.44 亿美元。这一预算分配与 2024 财年预算计划相比发生了重大变化,2024 财年预算计划要求将 9.44 亿美元用于研究、开发、试验和评估(RDT&E),但仅 1.57 亿美元用于导弹采购。有利于导弹采购的比例变化证明,五角大楼对长程火箭发射器正在向作战能力迈进充满信心。根据 2024 年 3 月发布的陆军预算文件,"[2025 年预算请求]继续开发 LRHW 通用高超音速滑翔弹体(C-HGB),并为‘全上圆加弹罐’(AUR+C)和 C-HGB 提供增量资金,用于基本装填和再装填 AUR+C 以及测试/训练/认证 AUR+C。2025 财政年度采购了 LRHW 炮台 3 地面支持设备 (GSE),以及基本装载的 8 个 All-Up Round + Canister (AUR+C)"。
图:一名士兵将装有 AUR 的吊舱连接到 LRHW TEL 上。 图片来源:美国陆军
目前的部署计划要求为陆军的五个多域特遣部队(MDTF)编队各配备一个作战炮兵连;LRHW炮兵连将编入特遣部队的远程火力营,作为MDTF的远程战略火力单元。2021 年,陆军指定第 3 野战炮兵团第 5 营(5-3 FA)布拉沃炮兵连作为第 1 MDTF 的 LRHW 炮兵连,驻扎在华盛顿州。同年,该单元接收了全套 LRHW 装备--除去当时仍在研发中的 AUR--以制定和演练操作程序。一旦 LRHW 原型被认证为可操作,该单元将成为第一个接收全套可操作导弹的单元。如果需要,该炮兵连将被视为可临时部署。但这并不构成初始作战能力(IOC)。正式宣布具备初始作战能力的日期尚未确定,有可能是在多学科专家工作队第二分队部署该武器系统之后。
第 2 MDTF 于 2021 年在德国成立,部分人员(包括远程火力营)驻扎在纽约州。2024 年 7 月,美国和德国发表联合声明,第 2 MDTF 将于 2026 年接收其远程火力营。然而,联合声明的措辞在具体的远程火力营时间表方面相当模糊。“美国将于 2026 年开始在德国偶发部署其多域特遣部队的远程火力能力,作为未来持久驻扎这些能力的规划的一部分。这些常规远程火力单元全面发展后,将包括SM-6、战斧和发展中的高超音速武器,其射程大大超过欧洲目前的陆基火力"。这种谨慎的措辞表明,五角大楼虽然对远程重型武器将成为一种可行的武器系统充满信心,但对精确的发展速度和过渡到记录在案的采购计划的时间框架却变得谨慎起来。
在欧洲,法国也在研制一种地面发射的 HGV。Véhicule Manœuvrant Expérimental (VMaX) 计划由时任国防部长弗洛伦斯-帕利于 2019 年 1 月宣布。当时,这位部长明确将中国、俄罗斯和美国的高超音速发展计划作为法国跟进的导火索。“帕利说:"许多国家都在采购这种武器,而我们拥有研制这种武器所需的一切技能:我们不能再等了。“她强调说:"联合国安理会五个常任理事国中的三个,法国是其中的一员,已经通过自己的计划参与了这场军备竞赛。
该计划在法国国防采购局(Direction générale de l'Armement,DGA)的指导下,与作为主承包商的阿丽亚娜集团(ArianeGroup)合作推进。几家美国公司也在为开发和测试计划提供支持。这些公司包括 Corvid Technologies、Kratos Defense and Rocket Support Services、Peraton。美国的贡献包括 Peraton 公司开发的蛤壳式鼻锥护罩,用于在助推火箭上升过程中保护 HGV。
法国 VMax 高超音速武器的概念效果图。 资料来源:DGA
2023 年 6 月 26 日,法国国防部在比斯开湾比斯卡罗斯(Biscarrosse)的导弹试验中心成功进行了 VMaX 计划的首次试验性发射。地球物理学和天文学研究所于 2023 年 6 月 27 日确认发射了一枚携带 VMaX HGV 演示器的探空火箭。约 2 米长的滑翔体在火箭到达远地点附近以高超音速释放,随后开始下降,并按计划有序地降落在爱尔兰南部的凯尔特海。2023 年试飞试验的主要目的是收集数据,用于改进设计和准备未来的试验活动。这次试验被认为是完全成功的。据飞行管理人员称,飞行器的所有事件、动作和功能都达到了预期。
虽然这是首次部署 VmaX 演示器的飞行试验,但这是法国高超音速研究计划下进行的第三次探空火箭飞行。前两次试验分别被命名为 “探路者 ”和 “FS-0”,分别于 2021 年和 2022 年发射,目的是获取遥测数据和飞行性能参数,为实际验证飞行提供支持。值得注意的是,根据 2020 年的协议,飞行测试是与美国海军海上系统司令部合作进行的。VmaX 飞行测试中使用的 “鹞 ”式 “黄鹂 ”助推火箭由美国海军提供,美国海军还向比斯卡罗斯派遣了分遣队,以支持法国军方的发射行动。
法国航天局在 2023 年 6 月 27 日的新闻声明中确认,FS-1 是携带 VmaX HGV 演示器的首次探空飞行。它进一步指出,这次试验 “为我们国家超高速路线图的未来做好了准备”,收集到的数据将为剩余的试验飞行提供经验教训。下一次试验飞行被命名为 FS-2,暂定于 2025 年进行。阿丽亚娜集团的军事顾问 Charles-Henri du Che 海军上将表示,这次试验的要求将比上一次更高。“他在2023年5月对议会说:"V-MAX验证机之后将是更高性能的验证机,在飞行测试中将走得更远。“一旦我们拥有了这两架验证机,我们就可以说法国掌握了这项技术。
图:2023 年 6 月,一枚 Terrier Oriole 探空火箭在法国 Biscarrosse 的发射轨道上指向天空。 资料来源:DGA
开发计划的确切时间表仍不确定。VmaX 演示器的首次飞行原定于 2021 年进行,这似乎使该计划比原定计划晚了大约两年。虽然巴黎似乎决心购买高超音速武器--尤其是为了与潜在对手的能力相匹敌--但法国国防部尚未公开宣布决定购买计划的目标日期。
日本计划在 2026 财政年度部署最初的地面发射 “高速滑翔弹”(HVGP),用于岛屿防御。HGV 自 2018 年开始研发,由三菱重工(MHI)担任主承包商。2023 年 4 月 6 日,国防部门授予三菱重工一份批量生产 HGV Block 1 变体的采购合同,计划于 2026-2027 年交付。Block 1 预计将以高超音速而非超音速飞行,航程估计在 500 千米至 900 千米之间。根据日本采购、技术和后勤局(ATLA)2024 年 7 月 4 日发布的视频中的计算机生成画面,Block 1 变体似乎是某种形式的大气层内机动重返大气层飞行器(MaRV),而不是高超音速飞行器。
被命名为 Block 2A 和 Block 2B 的增强型变体已在开发中,计划以高超音速运行,使用 HGV 作为有效载荷,而不是 Block 1 上使用的弹丸。Block 2A 预计将于 2027 财年投入使用,而 2024 财年预算文件显示,Block 2B 的开发工作将于 2030 年完成。升级后的改型预计将分别把作战距离延长到约 2000 公里和 3000 公里。
正如上述 ATLA 视频所描述的那样,Block 1 弹体将在固体燃料助推火箭上发射,并从卡车式 TEL 发射。达到适当高度后,它将与运载火箭分离,自主接近指定目标。弹丸在高空接近目标,然后以大约 90° 的角度下降,实施自上而下的末端攻击。
图:日本国防卫省模拟视频截图,显示 HVGP Block 1 弹体与助推火箭分离的情况。 资料来源:ATLA
日本正在研制 HVGP Block 1/2A/2B,用于保卫国家的众多离岛。日本陆上自卫队(JGSDF)计划建立两个装备新型武器系统的炮兵营。据推测,这些单元将驻扎在主要岛屿上,并根据需要部署小分队。HVGP 安装在卡车上,可根据威胁情况随时从空中或海上重新部署。这种机动性也使敌方更难先发制人地锁定目标。
HVGP 将为日本海上自卫队提供另一种手段,使防御良好的高价值目标失效,包括导弹发射器、指挥与控制 (C2) 基础设施或陆上防空系统。此外,它还有可能被用于打击海上舰船,以抵御入侵部队或打击敌方战舰。ATLA 以前曾发布过以航空母舰为目标的 HGV 图形。HVGP 是为增强日本的对峙防御能力和反击能力而购置的几种远程武器系统之一,其中大部分为非人形武器。
2024 年 3 月 23 日,日本从加利福尼亚州的发射场进行了首次高超音速武器试验。ATLA 于 2024 年 7 月 4 日披露了这次试验,并在该机构的 YouTube 页面上发布了发射视频录像。ATLA 称这次活动是 “用于岛屿防御的超高速滑翔弹的发射前测试”。不久后的四月进行了第二次飞行测试。视频清晰地显示了助推器上的滑翔体,其四个鳍可以辨认出来,当时助推器正从 TEL 上升起。该机构没有透露有效载荷是否在这两次试验中与火箭分离,也没有透露是否计划进行分离。相反,该武器系统的制造商宣称,测试的目的是验证 “测量 ”单元;西方分析家将此解释为测试材料、电子设备、惯性导航和结构组件等部件的性能和可行性。
图:2024 年 3 月 23 日,日本 HVGP 首飞。 资料来源:ATLA
日本还在开发一种既能攻击舰艇又能攻击地面目标的高超音速巡航导弹。该计划于 2019 年启动,目标是在 2030 年代投入实战。日本国防部的预算估计显示,开发时间表将持续到 2031 财政年度结束。ATLA 已与 MHI 签订合同,为该武器的推进系统开发双模扰流喷气发动机原型。据 ATLA 称,HVGP 和 HCM 都将结合使用卫星导航和惯性导航。此外,这两种武器的瞄准系统还将利用射频和红外成像技术,以对付移动目标。同样,根据 ATLA 的说法,这两种武器预计都将携带一个穿透性弹头,在敌舰深处引爆。
当然,并非只有上述国家在研制地面发射的高超音速武器。事实上,俄罗斯的Avangard高超声速武器、中国的 DF-17/DF-ZF 高超声速武器以及可能用于 DF-27 的高超声速武器都曾在 ESD 上报道过。
在其他方面,韩国国防发展局(ADD)与韩华合作,于 2018 年启动了 “海核 ”高超音速巡航导弹计划。虽然有关该导弹的许多信息仍属机密,但已知 “海核 ”导弹的设计是一种地面发射系统,采用两级固体燃料火箭助推器和一个估计能超过 6 马赫的扰频喷射发动机。印度(与俄罗斯合作)正在研制 “布拉莫斯 II ”巡航导弹,其目标是达到 8 马赫的飞行速度,但也有消息称该速度的上限可能更低。该武器的测试原定于 2020 年开始,但已被推迟。新德里希望开发地面、海上和空中发射的变体。英国和澳大利亚正在与法国和美国合作,分别研发海上和空中发射的高超音速系统。这项技术正在越来越广泛的范围内发展,并将很快成为战场上更常见的存在。