“第三次抵消战略”与高超声速武器

来源:战略前沿技术 时间:2017-12-07
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美国企业研究所2017年4月在其网站发布题为《高超声速武器:评估“第三次抵消战略”》的报告,对作为“第三次抵消战略”核心能力之一的高超声速武器进行了初步评估,全文共19页。为了评估对“第三次抵消战略”的潜在作用,该报告简要阐释了高超声速武器的特性和现状,还在技术成熟度、投资策略和潜在应用方面与定向能武器、电磁轨道炮等“改变游戏规则”的技术进行了比较。

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高超声速武器克服了当前限制常规兵力投送的距离、时间和防御系统障碍。由于其前所未有的速度,高超声速武器缩短了“决策者-射击者-目标”周期,压缩了从获得可行情报到实现对时敏目标的打击效能之间的时间

高超声速武器

原理方法

目前,高超声速武器的实现主要有两种技术途径

(1)超燃冲压发动机推进。先以火箭发动机为助推器,使飞行器加速至高超声速,随后切换到吸气式超燃冲压发动机,以维持高超声速。超燃冲压发动机包含3个组件:吸入空气的进气口,燃料和空气混合燃烧的燃烧室,释放加压空气以维持高超声速飞行的喷口。

(2)助推-滑翔。该方法使用多级火箭发动机将飞行器推升至大气层上层,随后飞行器快速下降,在穿过大气层时进行跳跃式飞行,维持高超声速直到最终目的地。

重要性

高超声速武器克服了当前限制常规兵力投送的距离、时间和防御系统障碍。由于其前所未有的速度,高超声速武器缩短了“决策者-射击者-目标”周期,压缩了从获得可信情报到实现对时敏目标的打击之间的时间。潜在对手正在发展“反介入/区域拒止”(A2/AD)能力以使美国投送的兵力在未来作战中进一步远离战场,美国对此的担忧与日俱增。而高超声速武器则可在远距离使敌多处目标面临风险,并极大缩减了常规亚声速弹药的飞行时间。此外,高超声速武器还有助于满足对常规快速全球打击的战略需求,以及作为核武器的战略替代方案。

美国“第三次抵消战略”的目标之一是,防止潜在对手在以精确弹药和一体化网络作战为特点的战争中实现实质性均势。

作战应用

高超声速武器系统可是超燃冲压发动机驱动的巡航导弹,在几分钟内飞行数百英里;也可以是使用火箭助推器达到高超声速的常规炸弹或集束弹药,它们以高超声速远程滑翔,最终精确命中目标。与常规武器系统相比,高超声速系统具有快速到达的优势,飞行速度比常规巡航导弹至少快6倍。

高超声速武器的潜在军事应用包括:

(1)作为以超高速度突防的有效方法,为速度较慢的非隐身武器扫清道路,使其深入对抗激烈的空域和海上通道;

(2)作为有效对抗措施,应对对手在潜在冲突中为限制美军前线部署和自由行动而实施的A2/AD战略;

(3)用作远程常规快速打击手段,挫败各种威胁美国及盟国利益的目标。

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俄罗斯海军的工作包括测试速度达马赫数5~7的“布拉莫斯Ⅱ”高超声速导弹,作为当前超声速反舰导弹的替代方案

高超声速武器对“第三次抵消战略”的作用

战略目标

对于新一届政府而言,“第三次抵消战略”举措的一个出发点是,确保美军能在精确弹药普遍存在的世界中成功作战。国防部新领导层的任务是,探索、研发和部署能抵消远程精确武器并维持美国竞争优势的先进武器系统。“第三次抵消战略”的目标之一是,防止潜在对手在以精确弹药和一体化网络作战为特点的战争中实现实质性均势。

潜在效用

高超声速武器的高速度、射程远和高精度特点使其在“第三次抵消战略”中占有重要地位。如果精确弹药在潜在对手中的扩散速度将促其实现实质性均势,美国则必须对自身常规武器库进行实质性改进;如果竞争对手投资装备制导弹头的远程弹道和巡航导弹,美国则应投资在第四维度/时间维度上挫败这些导弹的武器系统;如果制导火箭弹、炮弹和导弹使美国及盟国的近战基地和港口更容易遭受攻击,美军则需要能从远程拒止这些能力并压制其周边防御系统的弹药。

应对对手的高超声速威胁

美军需在“第三次抵消战略”中将高超声速武器列为高优先级,与此同样重要的是,认识到精确制导弹药的竞争可能也将扩展到高速武器。根据米切尔研究所的报告,俄罗斯和中国正在大力推进高超声速武器的设计、原型化、试验和投资。

俄罗斯海军的工作包括测试速度达马赫数5~7的“布拉莫斯Ⅱ”高超声速导弹,作为当前超声速反舰导弹的替代方案。俄罗斯计划在2020年前测试新型高超声速武器。此外,美国“分阶段自适应方法”将“宙斯盾”导弹防御系统部署在地中海东部的驱逐舰上以及罗马尼亚和波兰境内以防御潜在的对手导弹袭击,作为应对措施,俄罗斯正在寻求高超声速导弹和弹药以反制这些系统。

中国高超声速导弹试验围绕近程系统开展。西方分析人士认为,中国将这些武器视为支持其成为地区性强国的能力,而不是增加其远程打击能力。迄今为止,中国高超声速武器试验显示,其用途是应对防空反导设施等目标。

高超声速武器系统的实现

美国空军研究实验室认为,高超声速武器可在本世纪20年代初运行。其他预测提出,到20年代前实现空射型中程高超声速导弹,在30年代实现察打一体高超声速飞机,在40年代实现持久可重复使用的察打一体高超声速飞机。根据米切尔研究所的报告,美国高超声速武器可能在4~5年内达到技术成熟度6,距离实际采办仅有一步之遥。

有望实现高超声速武器系统的空军与DARPA合作的两大项目是:

(1)“高超声速吸气式武器概念”(HAWC)项目,飞行器先由火箭助推器加速至高超声速,随后由超燃冲压发动机驱动。在其作战概念中,高超声速武器可由B-2轰炸机内置携带,在发射前突破敌方空域,用以缩短从发射到命中目标的时间;由非隐身飞机外挂携带的高超声速武器能有更大尺寸和更远射程,可从远离敌方防御系统的位置发射。

(2)“战术助推滑翔”(TBG)项目,由飞机运载至大气层,并在后续下降过程中通过火箭助推获得高超声速。

电磁轨道炮的弹丸速度可达马赫数6,射程约200千米。就像打击地基固定目标的动能杀伤系统一样,电磁轨道炮常被用作防御方式,通过持久、密集地快速发射弹丸,防御有价值的资产免受导弹攻击

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其他抵消手段:定向能武器和电磁轨道炮

“抵消”效能不会仅由单一技术提供,“第三次抵消战略”将考虑各种改变游戏规则的技术方案,以维持美国全球兵力投送能力。其中,电磁轨道炮和定向能武器可作为高超声速武器系统的有效补充。

电磁轨道炮

电磁轨道炮的弹丸速度可达马赫数6,射程约200千米。就像打击地基固定目标的动能杀伤系统一样,电磁轨道炮常被用作防御,通过持久、密集地快速发射弹丸,防御有价值的资产免受导弹攻击。这种密集的发射速率在持续供应和储存大量电力方面对武器系统构成挑战,海军舰船通常被认为可用作电磁炮的搭载平台。

经过10年试验,美海军研究办公室在2015年2月的海军技术博览会上展出电磁轨道炮。由于电磁炮运行需要巨大能量,正在进行将其安装在DDG-1000“朱姆沃尔特”级驱逐舰上的可行性研究;如果获得这种发电能力,电磁炮可承担进攻性任务。由于仅计划建造3艘“朱姆沃尔特”级驱逐舰,海军正寻求将电磁炮的相关技术用于其他海军平台以及陆军火炮。例如,将用于电磁炮高超声速弹丸改进以适用于陆军155毫米火炮,使“帕拉丁”自行榴弹炮具备反导能力。

定向能武器

美军各军兵种都在开展重要定向能武器项目,寻求利用这种光速武器支持“第三次抵消战略”并创造有利的交换比。激光武器通常提供重要的防御效能。

目前,海军“庞塞”号两栖攻击舰部署了30千瓦级的XN-1固态激光器。这表明,由于定向能武器的巨大电力需求,海军将成为其首个用户。海军计划测试100千瓦级的固态激光器并使技术可用于整个舰队。配备防御性定向能武器的舰队可成为一体化防空系统一部分,应对以陆基和海基资产为目标的进攻性系统。

空军、陆军和海军陆战队也在探索定向能武器的进攻性和防御性应用。其重要优先事项是部署地基防御系统,应对西太和中东地区的空中和导弹威胁。正在研究的进攻性应用包括:使用固态激光器更换AC-130J重型攻击机的部分机炮;空军研究实验室计划2020年前在战斗机上装备定向能武器吊舱,可能会在F-15E战机上演示验证,最终部署于所有型号的F-35战机;陆军和海军陆战队可能将开展联合项目,升级配备30千瓦级激光器的试验性防空飞行器,用于应对小型无人机。

结 语

对于寻求维持美国精确打击优势的规划者而言,电磁轨道炮和定向能武器在许多方面似乎都像高超声速武器一样具有吸引力。这三种武器都大幅增加了精确弹药的飞行速度,从而提高其突破严密设防区域、打击时敏目标的能力。这三种武器正处于研发和测试的各个阶段。国防部和各军兵种正在规划这些武器系统的使用,需要在技术成熟度、成本、规模、射程、精确度和可靠性之间进行权衡并做出重要决策。参联会副主席保罗·塞尔瓦表示,同时发展多种潜在突破性技术可能是推动和维持“第三次抵消战略”的正确做法。能够“改变战场作战节奏和范围”的技术将是最值得未来投资的技术。

链接:

超燃冲压发动机和助推-滑翔技术研发进展

基于超燃冲压发动机的X-43

NASA和DARPA早在2001—2003年就合作研发X-43飞行器,以测试先进高超声速超燃冲压发动机概念。X-43由B-52轰炸机搭载升空,随后由“飞马座”火箭发射至上层大气,并在下降过程中由超燃冲压发动机驱动达到高超声速。该飞行器3次飞行试验的速度都超过9马赫,但项目最终被取消。

基于助推-滑翔的HTV-2

继X-43之后,DARPA和美空军研究试验室资助了“猎鹰”高超声速飞行器项目。该项目致力于测试“高超声速试验飞行器-2”(HTV-2),最终目标是研发可重复使用的高超声速远程打击飞行器,并设计、部署能将打击飞行器加速至高超声速的发射器。该项目从2010年开始执行发射试验,使用“米诺陶-IV”火箭作为助推器,目标是实现马赫数20的速度。在已执行的2次试验中,高超声速飞行器都失去控制并在太平洋坠毁。但DARPA和空军认为这些试验足以满足其研究需求,并开始将研发重点从远程打击转向挫败敌方防御系统的战术级高超声速武器。

基于助推-滑翔的PGS

陆军的PGS概念为:由火箭助推器发射,使用可拆卸的超燃冲压发动机在亚轨道空间运行,再入飞行器利用下降过程达到高超声速并滑翔至预定目标。该系统还测试了与洲际弹道导弹轨迹不同的扁平、压低的轨迹。

基于助推-滑翔的AHW

陆军“先进高超声速武器”(AHW)在2011年11月成功试射,但在2014年8月的第2次试射中失败,火箭助推器和高超声速滑翔器均未发现故障。陆军正计划进一步试射,已申请资金来支持滑翔器和火箭助推器的制造。

基于超燃冲压发动机的X-51A

空军与DARPA合作的X-51A“驭波者”项目执行了一系列高超声速武器试验,从B-52轰炸机发射超燃冲压发动机驱动的飞行器。“驭波者”项目继续使高超声速武器研发的重点从常规快速全球打击能力转移到打击A2/AD目标的战术级作战,从而使其他空中资产深入对抗激烈的空域。简而言之,“驭波者”项目旨在利用高超声速特性打击近程较小目标,第4次和第5次试验成功发射了高超声速弹药,飞行230海里。

本文链接:http://www.globalview.cn/html/military/info_21645.html

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责任编辑:笋溪

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