專家專欄：美國高超聲速武器的進展與啟示（下）

專家介紹

黃志澄：空氣動力學家、航天技術專家、技術評論家。長期從事空氣動力學、航天發展戰略研究，為大型試驗基地建設、載人航天方案論證、新型航天器研製做出了突出貢獻。近十年來從事科學、技術與社會（STS）等宏觀科學領域研究，所取得的成就在國內外有較大影響。

美國發展高超聲速武器的近況

美國是最重視發展高超聲速技術的國家。高超聲速技術已被美國國防部列為2017財年美軍武器裝備現代化投資重點的7大領域之一，也是美國第三次抵消戰略下支撐其常規威懾能力的重點技術領域之一。美國當前正在發展的高超聲速武器，包括空軍的「高超聲速打擊武器（HSSW）」，美國空軍和DAPRA合作的「高超聲速吸氣式武器概念（HAWC）」和「戰術助推滑翔（TBG）」項目。波音、洛馬、雷神等美國重要的軍工企業都參與了這三個項目。TBG 和HAWC項目連續授予了洛馬和雷神公司共3份第二階段（詳細設計、試製和試飛階段）合同（總金額近5億美元），用以分別開展驗證試飛，預計將在2019年實現首次試飛。其中，HAWC項目瞄準的目標型號，是巡航速度約馬赫數5-6、射程約1000千米、能夠適應B-2A轟炸機等內埋和F-35戰鬥機外掛的巡航導彈；TBG項目瞄準的目標型號，則是最大速度約馬赫數9-10、射程1000-2000千米的助推滑翔彈。另外在美國國防部「常規快速全球打擊」（CPGS）項目中，美國2017年度的國防預算將支持美國陸軍的「先進高超聲速武器（AHW）」項目1.74億美元，準備進行第三次飛行試驗。美國海軍按計劃完成了潛射型高超聲速助推滑翔導彈技術驗證飛行試驗系統關鍵設計評審，將在今年完成首次試飛。除此之外，美國洛馬公司正在積極研發高超聲速ISR飛機SR-72。由此可見，美軍在2035年可能裝備的高超聲速武器主要是兩類：使用超燃衝壓發動機的高超聲速武器和高超聲速助推滑翔武器。

美國空軍也十分讚賞英國反作用發動機公司的「佩刀」發動機，正在和這家公司合作，研究採用這種發動機來發展兩級入軌的空天飛機。

近兩年來，由於對手國家高超聲速導彈發展迅猛，美國各界對加快研製進度的呼籲明顯增多。最近，川普又決定要大幅度增加美國的國防預算。因此，2017年可能是美國發展高超聲速武器進程中的一個里程碑式的決策點。

美國一方面穩步推進高超聲速武器的研製工作；另一方面繼續全面系統地強化高超聲速技術的基礎。為了提高技術的成熟度，2016年8月，美國空軍研究實驗室（AFRL）發布了「高速作戰系統使能實現技術（ETHOS）」的調研公告，對美國工業界在高速作戰平台領域的工業基礎、技術水平和人才隊伍等情況的進行了調研。2017年1月正式公布了廣泛機構通告，明確了高速實驗科學、高速推進系統、氣動結構、建模和模擬、飛行器設計和集成5大技術領域的詳細目標。2016年5月，美國空軍還發布了計劃發展可重複使用200次的高超聲速試驗平台（HyRAX）項目的詳細需求，以推動更廣泛的高超聲速技術的成熟，並積累高超聲速飛行試驗測量數據。

在美國AFRL和澳大利亞國防科學技術部（Defence Science and Technology Organization ，DSTO）聯合管理之下，正在開展一項高超聲速國際飛行研究試驗（Hypersonic International Flight Research Experimentation，HIFiRE）計劃。計劃的目的是，提供一個低成本的高超聲速飛行試驗平台，對高超聲速飛行的現象進行研究，以增加對高超聲速飛行的基礎問題和物理現象的理解。通過這個計劃，提高模擬高超聲速飛行的建模能力，提高模擬方法的精度，驗證高超聲速飛行的飛行環境及其關鍵技術, 拓展高超聲速飛行資料庫。

重點推進高超聲速機動武器

2016年3月，美國國防部副部長羅伯特·沃克在米切爾空天研究所紀念沙漠風暴行動的活動中說，高超聲速武器是恢復美國技術優勢的五角大樓所謂第三次抵消戰略的重要組成部分。2016年4月21日，美眾議院武裝力量委員會戰略力量分委會通過一項《2017財年國防授權法案》修正條款，要求美陸軍戰術與條令司令部研究部署射程達500-5000千米的常規陸基導彈的潛在軍事效益。而該類導彈部署仍為美蘇1987年簽訂的《中導條約》所禁止。由此可見，美陸軍的AHW項目可望再次進行飛行試驗，而「戰術助推滑翔」項目，估計也會繼續推進。

2003年以來，美國防部已經探索了多種打擊高價值、時敏目標的方式，以實現「常規快速全球打擊」（CPGS）能力，包括改進的常規型三叉戟導彈系統、助推-滑翔高超聲速導彈、潛艇或轟炸機等平台搭載吸氣式高超聲速巡航導彈或戰斧巡航導彈等多種技術方案。從技術成熟度角度來看，裝備常規戰鬥部的彈道導彈執行全球打擊任務是最容易實現的，但常規彈道導彈與核導彈具有相似的發射特徵和相同的彈道，容易被誤判為核打擊，很容易招致核反擊的風險。2008年，海軍提出改進潛射三叉戟導彈攜帶常規彈頭執行全球快速打擊任務，但考慮到此舉存在核誤判風險，因此遭到了國會反對。助推滑翔類導彈的彈道與傳統彈道導彈有顯著差異，並且分離后的飛行器可以進行大範圍機動，而現有的推進技術和再入技術也為助滑翔高超聲速導彈的發展奠定了堅實的基礎。

早在2013年，美國防部聯合需求監督委員會（JROC）就要求CPGS項目近期「應聚焦在演示驗證高超聲速助推滑翔技術應用於潛在的中程打擊系統可行性上」。這也明確了目前美國國防部CPGS項目的研究將主要圍繞助推-滑翔高超聲速武器展開。除此之外，潛艇或遠程轟炸機搭載戰斧巡航導彈或吸氣式高超聲速巡航導彈，將是美國CPGS考慮的備選方案。

美國參議院軍事委員會2017財年國防授權法案中，要求國防部在2020年底之前為CPGS項目作出里程碑的決策，而美國國防部按照這一要求不斷推進陸、海、空軍相關項目的研究與發展，以實現可用於作戰的CPGS能力。美國國防部已承諾在2018-2022財年間，率先向歐洲司令部及太平洋司令部提供「一定」的CPGS能力。

美國助推滑翔高超聲速飛行器發展在美國空軍和陸軍相關項目進展不順利的情況下，國防部敦促美國海軍負責開展海基AHW的第一次試飛（FE-1）。美國海軍目前正在聯合陸軍大力推進AHW項目，發展可裝備弗吉尼亞潛艇載荷模塊（VPM）的海基AHW。在前期陸基AHW的技術成果基礎上，海軍已在2015年與國家CPGS團隊合作完成了海基AHW首個試飛器FE-1的初始設計評審，2016年完成了FE-1的關鍵設計評審，並開始對FE-1進行組裝以及系統級試驗與鑒定。FE-1將重點演示驗證先進的航電系統、子系統的微型化、製造及制導演算法。在關鍵技術攻關方面，美國國家CPGS團隊正在持續加緊開展助推器、載荷投送飛行器（PDV）、非核戰鬥部、熱防護系統、制導系統以及任務規劃等關鍵分系統的技術成熟和風險降低。

對於任何一種武器應用前景的預測，主要基於三個因素即任務需求的迫切性、技術成熟度和經費的承受能力。根據對這三個因素的系統分析，可以預測在2020年或稍後，類似美國陸AHW這樣的高超聲速戰木助推滑翔武器可望列裝。在2025年左右更高M數的高超聲速滑翔彈頭技術可以成熟，是否列裝取決於當時的世界格局和軍控的進展。可以預測，高超聲速機動武器比起分導式多彈頭來說，雖然其彈道難於預測，突破對方防禦的概率較大，但它的飛行時間有所增加，精度有所降低、特別是它比彈道式再入彈頭的重量增加較多，從而減少一個武器裝載的彈頭數量。由此可見，高超聲速機動武器不可能完全代替分導式多彈頭。組合使用這兩種武器，可能是一種最佳的突防方案。

美國發展高超聲速武器的啟示

美國高超聲武器的發展已超過60多年，雖屢經波折，但美國從未放棄。從美國高超聲武器的發展歷程中，可以得到如下幾點啟示：

1、高超聲技術是一項軍民融合的技術。在民用上，高超聲客機和空天飛機具有廣闊的應用前景。當前，推動高超聲技術發展的主動力來自它的軍事應用。由於高超聲速武器在未來戰爭中的速度優勢和巨大的打擊能力，高超聲技術已成為美國準備未來戰爭而努力發展的一項顛覆性技術。另一方面，在美國發展高超聲速武器的進程中，通過試驗飛行器的試驗，將給其潛在對手造成一定心理壓力；而在其一旦研製功后，它又將成為一種重要的軍事威懾，即「高超聲速威懾」。

2、發展高超聲武器，必須突破諸如推進、氣動、控制、材料等單項技術，也必須根據目標而集成單項技術的集成技術。因此，發展高超聲速武器，既要重視基礎，又要重視系統集成。為了能夠實現有效的高超聲速打擊，必須讓高超聲速武器的可靠性，達到現有導彈的可靠性水平。顯然，這對於承受嚴重氣動加熱環境的高超聲速武器來說，必將對武器的結構、材料和電子系統，都提出更苛刻的要求。

目前對於高超聲速武器的系統成熟度，在總體上還稍低於或達到試驗飛行器成熟的第6級（TRL-6），與技術的完全成熟（TRL-9）還有相當距離。為此，必須重視提高地面試驗能力和模擬模擬能力，並通過關鍵的飛行試驗考核，為今後設計實用的高超聲速武器，提供技術基礎。

3、未來的戰爭仍然是體系和體系的對抗。首先，單獨的一種武器，包括高超聲速武器在內，它們的性能雖然重要，但只有與體系中其它武器配合，才能發揮出它的優勢。何況任何武器既有獨特的優勢，也有致命的弱點。只有在體系中揚長避短，才能發揮其作戰效能。其次，在未來戰爭中，實現高超聲速作戰必需裝備具有一定數量的高超聲速武器，因此，必需讓這些武器的成本，不要大大高於現有的超聲速武器的成本。未來的戰爭，不僅是武器性能的較量，也是一個國家經濟實力的較量。

4、美國高超聲速武器的發展，近年來進入慢車道，連續多年沒有重大飛行試驗，原有的領先優勢正在逐步喪失，甚至面臨落後於中俄的危險。美國高超聲速武器的發展為何陷入如此困境？究其原因，首先是技術路線多變，其次也有投入不足、多頭管理、人才斷檔、缺乏創新等多方面的因素。目前，美國正在考慮重新調整並加速相關研發和採辦策略，集中力量，加快高超聲速技術的研發和轉化。最近，川普決定要增加美國的國防預算，也很可能會增加美國對研製高超聲速武器的投入。這些措施能否加速美國發展高超聲速武器的發展，我們拭目以待。

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