国外高超声速武器发展概况

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  摘要:超高声速武器,以其飞行速度快、突防能力强、破坏威力大的特点对现有导弹防御系统造成了极大威胁,被认为是可以打破现有军事平衡的杀手锏武器。文章重点梳理了A国、R国两大军事强国的研究情况,择要介绍了其他国家在高超声速武器方面的发展情况。
  关键词:高超声速武器  发展概况
  1  引言
  I国国防开发研究组织(DRDO)消息宣称,当地时间2020年9月8日,在位于I国东海岸奥迪萨邦的阿卜杜尔.卡拉姆试验场,成功组织了一次高超音速飞行器的飞行试验。据称此次试验非常成功,I国超高声速武器发动机持续加速20秒,速度达到6马赫,达到了实验目的,如果消息属实将意味着I国正式加入了超高声速武器俱乐部。
  2  国际高超声速武器发展概况分析
  高超声速武器是指以高超声速飞行技术为基础、飞行速度超过5倍音速的武器。近年来,随着发动机推进技术、热防护材料技术、控制与制导技术的发展,高超声速武器研发也愈加迅速,并逐步呈现出多国竞争扩散态势[1]。A国高超声速武器研发经费连续4年再创新高,加速发展的意图非常明显;R国继“先锋”、“匕首”两型高超声速武器后又于今年初完成了“皓石”的舰载发射;E国则不断推进佩刀(SABRE)研制工作并效果显著。此外,I国、J国、S国、F国、Uk国等国家也稳步推进其高超声速武器研制计划。可以说,高超声速武器,作为能改变未来战争的“魔手”[2],已经成为各国争夺未来空天作战优势和战争主动权的制高点,被很多人称之为“21世纪的核武器”。
  总体而言,当前国际高超声速武器发展呈现出你追我赶的竞争态势和研制国由少到多的扩散态势,但从项目投入、技术实力和研究成果来看,仍以美俄两国最为领先。
  3  A国高超声速武器发展情况分析
  A国《国家利益》网站2020年12月12日发表了题为《A国会在2023年将5马赫高超音速导弹投入战场么?》的文章,作者为克里斯·奥斯本。文章认为,前不久,洛克希德-马丁公司公开了它制造的新型“远程超高音速武器”(LRHW)的第一批照片。这种新型导弹能以5马赫的速度每分钟飞行60英里(约合96公里),预计会在2023年做好投入战场的准备,他不仅会拓宽战争的维度,还会确保A国跟上或领先于已知的拥有高超音速武器的敌对国家。
  A国一直以来都十分重视发展高超声速武器,其主要特点是投入经费大,并且逐年增加,A国防部 2015—2021 财年高超声速打击武器科研项目经费投入如图1所示[5](2015—2019 财年是根据预算文件统计的执行经费,2020 财年是批复经费,2021 财年是申请经费。)。但项目众多、隶属复杂,从早期的X-51A飞行器项目、HTV-2项目,到如今的“吸气式高超声速武器”(HAWC)、“高超声速常规打击武器”(HCSW)、“空射快速响应武器”(ARRW)、“战术助推滑翔项目”(TBG)、X-51A飞行器项目、高超声速打击武器(HSSW)、先进高超声速武器(AHW)、中远程常规快速打击(IR-CPS)项目、通用高超声速滑翔体(C-HGB)等等。
  众项目中,HAWC作为A国重点实施的高超声速巡航导弹演示验证项目和下一代战术导弹背景型号[3],于2014年提出,为X-51A的后继项目,属于高超声速打击武器(HSSW)子项目,采用吸气式发动机助推原理,预设巡航速度为5~6马赫,射程约1000km。
  TBG作为A国重点实施的高超声速助推滑翔导弹演示验证项目和下一代战术导弹背景型号[3],于2014年提出,由HTV-2項目发展而来,同样也属于高超声速打击武器(HSSW)子项目,采用助推滑翔原理,设计最高速度为9马赫,射程约1000km。2019年6月,雷锡恩公司在巴黎航展期间透露HAWC项目已成功完成关键地面试验;7月宣布与A国国防预先研究计划局(DARPA)共同完成TBG项目的基线设计评审。
  空射型高超声速常规打击武器(HCSW)项目,首次文件中出现是在A国空军2018财年的预算中,与HSSW项目和TBG项目不同的是,该项目是一个工程研制项目,它的签订标志着美军高超声速导弹相比之前的规划将提前5年左右进入工程研制阶段。但据E国《飞行国际》2020年2月28日消息,A国空军已经取消继续支持该项目。
  空射快速响应武器(ARRW)项目,由空军负责,去年6月成功开展首次B-52挂载飞行试验,并在12月授予洛马导弹与火控公司9.89亿美元的正式研制合同,预计2022年12月完成导弹样机的研制工作。
  中远程常规快速打击(IR-CPS)项目,由A国海军负责,2019年2月授予洛马公司,用于导弹助推器的研制,项目资金8.46亿美元,计划在2024年1月完成IR-CPS项目全部科研工作。
  AHW项目原是陆军战略级先进高超声速武器项目,隶属于“常规快速全球打击”(CPGS)项目,2014年第二次试飞遭遇失败之后转由A国海军牵头,于2016年与CPGS团队合作完成海基AHW首个试飞器FE-1的关键设计评审,并在2017年10月成功完成海基AHW的第一次飞行试验,原计划在2019财年进行第二次飞行试验(FE-2),但未进行。
  作战火力(OpFires)项目是DARPA在2018年启动的项目,该项目计划利用TBG项目成果,与美陆军联合开展陆射型高超声速导弹的演示验证,并选定航空喷气·洛克达因、Exquadrum和内华达山脉(SNC)3家公司共同开发和演示验证用于高超声速导弹的地面发射推进系统[3]。2019年10月完成了第一阶段的助推器初始设计工作,将并行开展助推器方案深化研究和武器系统集成研制,计划在2022—2023年期间开展三次全系统飞行试验。通用高超声速滑翔体(C-HGB)是A国陆、海、空三军在2018年达成的合作协议。协议生效后,空军依托高超声速常规打击武器(HCSW)项目,正在由洛马公司开展C-HGB改型的研制工作,以适应空投条件和B-52载机平台。陆基高超声速导弹(LRHW)项目,由陆军负责,于2019年正式启动,2020年8月售出首批20枚C-HGB滑翔弹头生产合同和LRHW导弹系统集成研制合同,明确将与海军IR-CPS项目采用相同的助推器系统。   2020年9月10日,A国国防部副部长戴维·诺奎斯特宣布,五角大楼打算在未来4年内进行40多次高超音速武器测试,目的是对这些武器进行最终的调试并将其交付军队,由此也可看出A国在发展高超声速武器方面所下的决心之大。
  4 R国高超声速武器发展情况分析
  相比于A国多部门、多项目并行的武器研制情况,R国高超声速武器发展显得更加清晰,目前已经研发出“匕首”、“先锋”、“锆石”三款高超声速武器。
  “匕首”高超声速导弹,代号Kh-47M2,主要为R国空天军研制,是一型具有精确制导打击能力的高超声速航空弹道导弹,飞行速度高达10马赫,搭载米格-31K,射程为2000km[8],可携带常规或核战斗部,突破所有现役或在研的防空反导系统,可摧毁地面及水面多种固定或移动目标。2017年12月,匕首在R国南部军区进行试验性战斗值勤;2019年11月在北极地区搭载米格-31K成功完成一次实弹试射,测试了其在高纬度高寒地区的实战能力。同年12月,R国国防部长宣布,首批先锋高超声速导弹已进入部队开始执行战斗值班任务。
  “先锋”战略级高超声速导弹系统,代号Yu-71,是4202项目的科研成果。作为一款典型的助推滑翔型高超声速武器,“先锋”导弹采用乘波体外形,陆基发射,助推段是一枚RS-18洲际导弹。洲际导弹将“先锋”导弹推出大气层后两者分离,“先锋”导弹在进行一段无动力飞行后,再入大气层依靠气动升力进行滑翔,速度达到20马赫以上。相对传统洲际导弹固定弹道,进入大气层后“先锋”导弹采用滑翔弹道,且多次进行非机动变轨,使现有反导系统无法对其跟踪和发现,轨迹预测也很困难,因此难以实施有效拦截。2018年12月,R国成功开展了先锋高超声速滑翔导弹的发射试验,高超声速弹头完成了水平和垂直机动,命中6000km外的预定目标,各项技术参数全部得到验证。随后,R国总统公开表示,“先锋”高超声速导弹系统已完成入役前的最后一次测试,目前已经正式列装部队。
  “锆石”高超声速导弹,代号3M22。2016年3月,锆石高超声速巡航导弹采用陆基发射装置完成了首飞试验。2019年2月,俄总统普京在发表国情咨文时表示,锆石高超声速导弹飞行速度可达马赫数9,射程将超过1000km,未来可装备俄海军新型现代化的水面舰艇和潜艇。据披露,“锆石”导弹采用了超燃冲压发动机技术,可使导弹飞行速度达到6马赫至25马赫。如 “锆石”导弹真采用了这一关键技术,将意味着它是世界上第一款实用化超燃冲压高超音速导弹。同时,“锆石”导弹可以部署在所有安装3S-14型垂直发射系统的俄舰艇上,无论4000吨级22350型护卫舰,还是排水量不足1000吨的小型导弹舰。这预示“锆石”导弹将成为俄海军战术打击体系中的核心武器,并使R国再次取得对A国航母战斗群的作战优势。
  2020年1月,R国22350型导弹护卫舰“戈尔什科夫海军上将”号首次成功试射3M22“锆石”高超音速导弹。同年10月6日该舰在白海海域再次成功试射“锆石”高超音速导弹。此次试射中,该导弹在飞行450公里后成功击中位于巴伦支海的目标。该枚“锆石”导弹共飞行4.5分钟,其平均飞行时速达5700公里,峰值时速达9500公里,最高飞行高度28千米。俄新社援引俄联邦武装力量总参谋长格拉西莫夫的话说,待测试结束后,“锆石”導弹有望于2020年至2021年间装备俄海军。
  5 其他国家高超声速武器最新发展情况
  5.1 E国高超声速武器发展情况
  “协同吸气式火箭发动机”(SABRE)即“佩刀”项目,是E国在高超声速武器方面的代表作。该项目于2005年提出,自2016年9月披露发动机1/4缩比验证机详细发展规划以来稳步推进,并在2019年取得新进展。2019年3月,佩刀发动机1/4缩比验证机项目成功通过核心部件的初始设计评审。10月成功完成了在相当于5马赫的气流温度条件下的预冷器测试,让其研制工作迈出了重要一步。此外,2019年7月,E国国防部高层在伦敦举办的空天力量会议上表示,E国正致力发展一型速度可达马赫数5的空射导弹,计划2023年前实现列装。该高层在会上展示了一型外观与A国洛马公司HAWC项目相似的导弹图片,但未透露该弹到底是弹道导弹、巡航导弹还是助推滑翔导弹[3]。
  5.2 I国高超声速武器最新发展情况
  布拉莫斯-2是由I国和R国联合研制的高超声速巡航导弹,可从陆基、空基和海基等平台发射,巡航飞行速度6~7马赫,公开报道射程为300km,计划2017—2025年完成飞行试验[9],目前仍处于初步设计阶段作。据透露,项目工程研制工作将在2022年启动,预计2024年完成原型样弹研制。另外,I国还有一款自主研发的高超声速技术验证器(HSTDV)项目。2019年6月,该项目完成首次试射,但未达到预期的技术验证目标。而DRDO在2020年9月8日所宣称的成功组织了一次高超音速飞行器的飞行试验,其实际真假还需要进一步观察。
  5.3 J国高超声速武器发展情况
  J国2017年开始高超声速技术项目研究,2018年,同时启动了高速滑翔导弹和高超声速巡航导弹关键技术研究项目,并大幅增加了高超声速技术经费投入[8]。2019年11月,由J国防卫省发布文件称,计划在2030年左右实现高超声速巡航导弹部署,在2030年中期实现改进型高超声速巡航导弹和助推滑翔系统装备。
  除以上国家外,F国、S国、Uk国等国家也逐渐参与到高超声武器研制中来。F国国防部在2019年1月发表声明称,已启动一个高超声速滑翔飞行器技术验证项目,预计2021年底进行首次试飞;F国武器装备总署在2019年3月披露,第四代空地核巡航导弹(ASN4G)项目将发展一型采用超燃冲压发动机的高超声速导弹。S国与A国合作,在高超声速基础研究领域开展了“高超声速国际飞行研究试验”(HIFiRE)项目,并开展了多次试验[8]。Uk国南方局再2018年初发布了高速飞行器的设计草案,其中包括高超声速巡航导弹方案。总而言之,高超声速武器的研制正呈现扩散态势。
  6  结束语
  高超声速武器是目前国际最重要的军事前沿之一,它的发展将极大改变未来战争的攻防样式。近年来高超声速武器的研制愈加迅速,逐步呈现出多国竞争扩散态势。本文重点梳理了A国、R国两大军事强国的研究情况,择要介绍了其他国家在研项目的发展情况。
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