2022年國外高超聲速空面導彈發(fā)展動態(tài)研究

任春艷, 劉 穎, 張 遷, 周江陽, 史丹雅

(中國空空導彈研究院, 河南 洛陽 471009)

0 引 言

2022年是高超聲速空面導彈高速發(fā)展且具有里程碑意義的一年, 世界各國在高超聲速領(lǐng)域經(jīng)過數(shù)年的研究和發(fā)展, 孵化出多個高超聲速空面導彈項目。 其中俄羅斯的“匕首”(Kinzhal)導彈在俄烏沖突戰(zhàn)場上使用, 成為了首個投入實戰(zhàn)的高超聲速空面武器, 這也是人類武器發(fā)展史上高超聲速導彈的首次實戰(zhàn)應(yīng)用, 標志著高超聲速導彈正式邁入實戰(zhàn)階段, 這一里程碑事件也是世界各國積極投入高超聲速導彈研發(fā)熱潮的集中體現(xiàn)。 美國在2022年加快了高超聲速巡航導彈的研發(fā), 其中AGM-183A導彈在歷經(jīng)了三次失敗后首次成功進行了助推飛行試驗; 同時并行發(fā)展了多個高超聲速空面導彈項目, 包括美國空軍的HACM導彈、 美國海軍的HALO導彈和“嘯箭”導彈、 美國國防部的“牌王”導彈和HyFly2導彈。

1 俄羅斯成為首個將高超聲速導彈投入實戰(zhàn)應(yīng)用的國家

1.1 Kh-47M “匕首”(Kinzhal)高超聲速導彈

“匕首”導彈是俄羅斯自研的一種用于對面攻擊的空射遠程高超聲速導彈。 該導彈采用米格-31超聲速戰(zhàn)斗機作為發(fā)射平臺, 能夠全天候在數(shù)分鐘內(nèi)對2 000 km范圍內(nèi)的目標實施快速打擊。 米格-31戰(zhàn)斗機能掛載1枚“匕首”導彈; 圖-22M轟炸機可掛載多枚“匕首”導彈, 增加打擊目標并擴大打擊范圍。 “匕首”導彈以航空母艦戰(zhàn)斗群和堅固地面設(shè)施為主要打擊對象, 在2022年俄烏沖突中已得到多次應(yīng)用。

(1) 性能參數(shù)

“匕首”導彈型號為Kh-47M2, 由俄羅斯空天軍基于伊斯坎德爾-M陸基戰(zhàn)術(shù)彈道導彈研制而成, 彈長7.2 m, 彈徑1.2 m, 采用核與常規(guī)戰(zhàn)斗部, 其質(zhì)量約500 kg, 飛行馬赫數(shù)可達10, 飛行高度20 km。 圖1為“匕首”導彈尾部的整流罩以及整流罩內(nèi)部的燃氣舵3D效果圖。

圖1 “匕首”導彈尾部的整流罩以及整流罩內(nèi)部的燃氣舵3D效果圖Fig.1 3D drawings of tail fairing and gas rudder of Kinzhal missile

該導彈投放后, 在自身動力下可以先沿彈道做類拋物線飛行, 在接近目標后進行一定幅度的躍升和機動,最后俯沖并對目標進行灌頂攻擊。 該導彈通過衛(wèi)星、 飛機、 地面或海面控制臺接收實時信號, 更新導彈飛行路徑規(guī)劃, 最后接近目標時采用雷達制導。

2022年8月, 俄羅斯媒體披露“匕首”導彈的主要載機升級為米格-31戰(zhàn)斗機的改型米格-31I戰(zhàn)斗機。 米格-31I戰(zhàn)斗機首次配備了獨特的數(shù)字系統(tǒng)、 電子遙控系統(tǒng)和機載計算機, 使飛機能在無需飛行員干預(yù)的全自動模式下進入需要的發(fā)射軌道, 擇時發(fā)射高超聲速導彈。 首批驗證機已通過了運行試驗, 并且參加了2022年初舉行的“戰(zhàn)略力量”演習。 米格-31K戰(zhàn)斗機也將繼續(xù)服役。 遠程航空兵已經(jīng)組建了裝備“匕首”導彈的米格-31航空團。 近年來, 俄羅斯一直在為即將裝備“匕首”導彈的空天軍部隊修建基礎(chǔ)設(shè)施, 國內(nèi)幾個地區(qū)已經(jīng)建成“匕首”導彈的保管庫和維護測試平臺[1]。

(2) 試驗和部署

“匕首”導彈在北極的試驗歷時數(shù)年, 于2021年12月成功結(jié)束。 俄羅斯空天軍飛行員在試驗中演練了空域巡邏, 并成功發(fā)射“匕首”導彈。 俄羅斯在北極測試“匕首”高超聲速系統(tǒng), 主要為了檢驗米格-31K戰(zhàn)斗機及其掛載的“匕首”導彈對高寒環(huán)境的適應(yīng)性。 如果該系統(tǒng)已經(jīng)在北極極限溫度條件下通過試驗, 意味著其可以在任何氣候條件下作戰(zhàn)。 目前俄羅斯把米格-31K戰(zhàn)斗機和“匕首”導彈部署在了南部地區(qū), 完成測試之后, 俄羅斯可能會把其部署在北方艦隊和東部軍區(qū)。 此次試驗的成功, 將極大提高俄羅斯海軍的反艦作戰(zhàn)以及對地攻擊能力, 尤其是打擊大型水面戰(zhàn)艦的能力[2]。

2022年2月, 在俄羅斯舉行的“戰(zhàn)略威懾力量”演習期間, 俄羅斯空天軍利用米格-31I戰(zhàn)斗機發(fā)射“匕首”導彈成功擊中了預(yù)定的陸上和海上靶標, 本次演習也進一步驗證了“匕首”導彈打擊陸上和海上目標的能力[3]。 同月, 俄軍在下諾夫哥羅德地區(qū)部署了一個獨立的裝備“匕首”導彈的米格-31K戰(zhàn)斗機航空團, 隸屬于遠程航空指揮部。 這是俄羅斯第一次在遠程航空兵中設(shè)立配置戰(zhàn)斗機的航空團。 新的航空團已開始執(zhí)行戰(zhàn)斗訓練任務(wù), 米格-31K戰(zhàn)斗機可以護送遠程轟炸機, 并用“匕首”導彈執(zhí)行打擊任務(wù), 使聯(lián)合行動計劃更易實施[4]。

2022年8月, 俄羅斯國防部宣布俄軍已在加里寧格勒部署了3架掛載“匕首”導彈的米格-31戰(zhàn)斗機(如圖2所示)。 米格-31戰(zhàn)斗機與俄羅斯第六防空軍, 以及波羅的海艦隊海軍航空兵演練了協(xié)同作戰(zhàn)。 俄羅斯國防部補充表示, 這些戰(zhàn)斗機將在加里寧格勒進行全天候戰(zhàn)備值守[5-6]。

圖2 掛載Kh-47M2“匕首”導彈的米格-31戰(zhàn)斗機Fig.2 Kinzhal missile loaded on Mig-31 fighter

2022年11月, 俄羅斯海軍宣布將在遠東地區(qū)部署配備“匕首”導彈的米格-31戰(zhàn)斗機, 可實現(xiàn)在美國海軍第七艦隊的防空火力范圍之外發(fā)動打擊, 從而獲得了戰(zhàn)略優(yōu)勢[7]。

俄羅斯“匕首”導彈試驗的連續(xù)成功和部署版圖的不斷擴展, 向外界展示該武器的優(yōu)良性能, 也意味著俄羅斯在該領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)保持相對軍事優(yōu)勢。

(3) 實戰(zhàn)應(yīng)用

2022年3月18日, 俄羅斯空天軍使用“匕首”導彈成功打擊了烏軍的一個大型地下導彈和航空彈藥庫, 該彈藥庫此前是蘇聯(lián)時期用于儲存核武器的地下基地, 擁有較為堅固的地下抗打擊設(shè)施。 俄羅斯“紅星”電視臺還公布了“匕首”導彈打擊該目標的視頻, 視頻顯示, “匕首”導彈以近乎垂直角度命中彈藥庫, 彈藥庫發(fā)生爆炸并起火, 建筑被摧毀(如圖3所示)。 此次作戰(zhàn)行動, 既是“匕首”導彈的首次實戰(zhàn), 也是人類歷史上高超聲速導彈的首次實戰(zhàn)。 驗證了“匕首”導彈打擊地下堅固設(shè)施的有效性[8]。

圖3 俄羅斯無人機拍攝的“匕首”導彈命中烏軍大型地下彈藥庫一瞬Fig.3 Kinzhal missile hitting Ukraine’s large underground ammunition dump shot by the Russion UAV

2022年3月20日, 俄軍再次使用“匕首”導彈系統(tǒng)摧毀烏克蘭武裝部隊在尼古拉耶夫地區(qū)的大型燃料和油料儲存基地。 該基地此前為烏克蘭南部戰(zhàn)區(qū)的裝甲車供應(yīng)主要燃料[9]。

2022年4月11日, 俄軍第三次發(fā)射“匕首”導彈, 打擊位于頓涅茨克北部恰索夫亞爾一處陸軍指揮所。 目前, 俄軍尚未公布具體是哪種平臺發(fā)射的“匕首”導彈[10]。

2022年8月7日, 俄羅斯空天軍使用多枚“匕首”導彈打擊烏克蘭位于維尼茨地區(qū)的重要軍事目標。 烏方表示在遭受俄軍打擊時, 位于維尼茨地區(qū)的烏克蘭導彈預(yù)警系統(tǒng)失效, 并分析“匕首”導彈的技戰(zhàn)術(shù)性能使得烏克蘭防空反導設(shè)施未能探測并壓制目標。 8月21日, 俄羅斯國防部表示, 俄軍隊在俄烏沖突中使用了最新武器: 蘇-57戰(zhàn)斗機和“匕首”高超聲速導彈[11]。

2022年11月7日, 烏克蘭境內(nèi)多處目標遭到俄羅斯空天軍的猛烈轟炸, 俄羅斯空天軍的2架蘇-57戰(zhàn)斗機承擔了此次轟炸任務(wù), 期間共發(fā)射4枚“匕首”導彈, 集中摧毀了包括彈藥庫和油料庫等在內(nèi)的3處烏克蘭軍方重要目標。 蘇-57戰(zhàn)斗機的內(nèi)置主彈艙比較狹小, 不具備內(nèi)埋裝載“匕首”導彈的條件, 外掛必然會影響蘇-57戰(zhàn)斗機的隱身性能。 對此有分析指出, 俄羅斯未來很有可能將研發(fā)小型“匕首”導彈[12-13]。

2022年, 俄軍在俄烏沖突中數(shù)次發(fā)射“匕首”導彈, 該導彈以極強的突防性能完成任務(wù), 實戰(zhàn)效果突出。

(4) 未來應(yīng)用

俄羅斯正在升級圖-22M3遠程轟炸機和圖-160戰(zhàn)略轟炸機, 計劃使用轟炸機掛載多枚“匕首”導彈以提高對海和對陸的打擊能力。 圖-22M3遠程轟炸機是在戰(zhàn)略和遠程航空飛機系統(tǒng)大規(guī)模改進計劃的框架內(nèi)研制的。 在改進過程中, 該飛機配備了基于國產(chǎn)組件的先進數(shù)字航空電子系統(tǒng), 大大提高了飛機系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力, 包括提高戰(zhàn)術(shù)效率和提供更大的作戰(zhàn)半徑。 圖-160M轟炸機則至少可掛載3枚“匕首”導彈[14-15]。

未來, 掛載“匕首”導彈的圖-160M轟炸機與米格-31戰(zhàn)斗機、 圖-22M3轟炸機配合使用, 將組建起俄羅斯空天軍的新型導彈載機機隊[16]。

(5) 事 故

2022年9月15日, 一架不明飛行器在斯塔夫羅波爾邊疆區(qū)北部墜毀, 導致6名消防員受傷。 現(xiàn)場照片顯示這是一枚“匕首”導彈, 由于導彈殘骸還帶著尾部的整流罩, 因此這應(yīng)該是一枚發(fā)動機未能點火、 發(fā)射失敗而墜毀的“匕首”導彈(如圖4所示)[17]。

圖4 “匕首”導彈墜毀殘骸圖Fig.4 Crash debris of Kinzhal missile

1.2 Kh-95遠程高超聲速導彈

2021年8月, 俄軍總參謀部軍事學院院長披露, 俄羅斯國防部正在為航空航天部隊研制和部署一款代號為Kh-95的遠程空射高超聲速導彈, 這是首次公開該彈的存在。 同年11月, 俄羅斯《軍工信使》網(wǎng)站對Kh-95導彈研制原因、 導彈關(guān)鍵性能指標、 搭載平臺存在的問題進行了預(yù)測分析。 分析指出Kh-95導彈的射程將超過5 500 km, 搭載平臺為經(jīng)過改進的圖-160M轟炸機、 圖-22M3M轟炸機和PAK DA“使者”轟炸機[18]。

據(jù)悉, 2022年該項目的試驗設(shè)計工作進展很快, 這一導彈已經(jīng)完成演示樣彈的研制。 該彈已與載機一起開始了試驗, 試驗的性質(zhì)、 試驗使用載機型號和項目的其他細節(jié)嚴格保密。 俄羅斯空軍遠程航空兵司令部將是此裝備的未來用戶。 但Kh-95導彈的列裝、 量產(chǎn)、 形成戰(zhàn)備能力的時間仍然沒有確定。

1.3 “銳利”高超聲速導彈

俄羅斯《消息報》在2021年報道, 俄軍將在2022年測試命名為“銳利”的新式小型機載高超聲速導彈, 該導彈采用先進的沖壓噴氣發(fā)動機技術(shù), 注重小型化, 首次采用大氣層內(nèi)可控高超聲速飛行技術(shù), 由彩虹機械制造設(shè)計局負責研制, 可裝備圖-22M3轟炸機和蘇-34戰(zhàn)斗轟炸機。 “銳利”導彈一旦部署, 將使俄羅斯繼續(xù)保持高超聲速武器領(lǐng)域領(lǐng)先地位, 成為其新型常規(guī)打擊力量的重要組成部分。

“銳利”導彈的另一個主要特點是其尺寸和重量要明顯低于“匕首”導彈, 可以裝進圖-160轟炸機的彈藥艙, 圖-22M3轟炸機外部掛彈架至少可掛載3枚該型導彈。 該彈突防能力更強, 打擊效率更高, 足以有效打擊高價值的航空母艦戰(zhàn)斗群[19]。

1.4 “幼蟲”-MD高超聲速武器系統(tǒng)

2021年, 俄羅斯表示正在為蘇-57戰(zhàn)斗機開發(fā)“幼蟲”-MD(Larchinka-MD)高超聲速武器系統(tǒng)。 該武器的主要研制單位是俄羅斯戰(zhàn)術(shù)導彈集團(KTRV), 作為首個可內(nèi)埋在第五代戰(zhàn)斗機上的新型高超聲速導彈, 可用于攻擊敵方海上目標, 未來將替代裝備庫中的Kh-31超聲速反艦導彈。

“幼蟲”-MD武器系統(tǒng)設(shè)計掛載在蘇-57戰(zhàn)斗機內(nèi)置彈艙內(nèi), 其動力裝置采用“產(chǎn)品70”沖壓發(fā)動機。 俄羅斯《消息報》公布, 該導彈的最大射程為110 km, 飛行馬赫數(shù)可達到8～10。 此外, 俄羅斯軍事專家認為, 導彈名稱中的“MD”很可能代表近程彈藥, 表明“幼蟲”-MD導彈的射程較其他俄羅斯高超聲速武器更近, 可能約為幾百千米。 2022年該產(chǎn)品仍處于原型設(shè)計階段, 尚未進行試飛[20]。

2 美國多個高超聲速空面導彈項目齊頭并進

2022年, 雖然美國成功試射了高超聲速導彈, 但與實戰(zhàn)化還有距離。 美國國防部已將研發(fā)高超聲速武器列為高優(yōu)先級任務(wù)并增加研發(fā)資金, 同時增加了多項高超聲速空面巡航導彈項目, 美軍希望通過加大研發(fā)力度以及加快研制進度, 盡快實現(xiàn)高超聲速打擊能力。

2022年2月3日, 美國國防部與超過12家防務(wù)承包商開展了線上視頻會議, 要求各承包商加快發(fā)展高超聲速武器步伐, 力求在與其他大國的高超聲速武器競爭中取得優(yōu)勢[21]。

2.1 AGM-183A高超聲速導彈(空射快速響應(yīng)武器ARRW項目)

美國AGM-183A高超聲速導彈, 是一款由美國洛克希德·馬丁公司研發(fā)生產(chǎn)的機載空射高超聲速導彈, 同時也是美國空軍“空射快速響應(yīng)武器”(ARRW)項目的直接產(chǎn)物, 該項目實際是美國國防高級研究計劃局(DARPA)與美國空軍研究實驗室(AFRL)合作開展的“戰(zhàn)術(shù)助推滑翔”(TBG)項目的一個延續(xù), 于2018年正式啟動, 旨在依托TBG項目取得的成果, 為美國空軍發(fā)展一款可供戰(zhàn)斗機掛載的機載空射高超聲速導彈, 以用于打擊敵方的各類面目標。

美國空軍公布AGM-183A導彈采用GPS+慣導導航制導方式, 主要用于打擊軟目標或固定目標; 但從目前美軍最新表述中可看出, 未來該彈有望具備移動目標打擊能力。 推測按照美軍高超聲速導彈逐步迭代升級的發(fā)展思路, 首批AGM-183A導彈可能只能打擊固定目標, 未來可能具備時敏目標的打擊能力。 該彈采用楔形的高升阻比外形設(shè)計, 具有更好的橫向與縱向機動性, 但控制難度很大[22]。

(1) 性能參數(shù)

據(jù)最新披露信息, AGM-183A導彈由固體燃料火箭助推器和楔形滑翔體組成。 彈重約2.5 t, 彈長約5.9 m, 彈徑約0.66 m, 平均飛行馬赫數(shù)為6.5～8。 導彈的頭部整流罩內(nèi), 安裝有一個可分離、 無動力的高超聲速滑翔體, 滑翔體采用乘波體外形設(shè)計, 呈楔形構(gòu)型, 尾部還帶有兩個小側(cè)翼(如圖5所示)。 滑翔體整體質(zhì)量約68 kg, 裝有高爆鎢制破片殺傷戰(zhàn)斗部, 并采用近炸引信方式打擊目標, 最大飛行馬赫數(shù)約10, 射程大于926 km。 AGM-183A導彈的作戰(zhàn)方式是通過載機升空后飛行到一定高度, 導彈的助推器點火將導彈加速至最高速度, 滑翔體與導彈助推器分離; 之后, 滑翔體在臨近空間進行高超聲速滑翔飛向目標, 并進行復(fù)雜機動使敵方難以跟蹤和攔截; 最后, 滑翔體再入打擊時將進行彈道下壓, 以接近垂直角度俯沖攻擊目標[23]。

圖5 美國空軍AGM-183A高超聲速導彈Fig.5 AGM-183A hypersonic missile of USAF

美國空軍稱, AGM-183A導彈將優(yōu)先裝備B-52H, B-1B和B-2等戰(zhàn)略轟炸機, 后續(xù)也可裝備于F-15EX戰(zhàn)斗機。 該導彈可同時裝備于轟炸機和戰(zhàn)斗機平臺, 根據(jù)不同機型實現(xiàn)機身外掛或內(nèi)置武器艙, 將極大提升美國空軍的作戰(zhàn)能力。 一架B-52轟炸機可攜帶4～6枚AGM-183A導彈。 該導彈的主要優(yōu)勢為飛行速度快且彈道多變, 擁有良好的突防能力。 但由于其配備的戰(zhàn)斗部較小, 在打擊一些陸上或海上的加固目標時, 會出現(xiàn)毀傷能力不足的情況。 AGM-183A導彈采用了戰(zhàn)術(shù)助推滑翔(TBG)項目技術(shù)。 這兩個項目共享了楔形的高升阻比布局, 但助推發(fā)動機并不相同[24]。

(2) 試驗情況

2022年, 從試驗整體進展情況來看, 掛載飛行試驗等都取得成功, 實彈發(fā)射飛行試驗經(jīng)過幾次失敗后, 也取得里程碑式進展[25]。

2022年1月27日, 美國國防部作戰(zhàn)試驗鑒定辦公室(DOT&E)發(fā)布了年度報告, 表明AGM-183A導彈掛載飛行試驗和助推器試驗失敗的主要原因是助推器舵面控制系統(tǒng)和作動器故障。 同時還表示美國高超聲速試驗?zāi)芰Υ嬖诖罅咳毕? 不足之處包括: 遠距離的飛行試驗空域、 試驗場測試傳感器、 有代表性的威脅目標、 外軍導彈防御系統(tǒng)替代品、 可以評估美國高超聲速防御系統(tǒng)有效性的外軍高超聲速導彈替代品等。 例如, 美國陸軍和美國海軍的測試高超聲速武器的聯(lián)合飛行活動在有效性、 適用性和生存能力方面并沒有產(chǎn)生足夠多的數(shù)據(jù), 不能支持活動從第1階段(即通用滑翔體飛行性能和任務(wù)局限性試驗)轉(zhuǎn)移到第2階段(即作戰(zhàn)演示驗證試驗)。 而美國空軍由于要與美國陸軍、 美國海軍及美國導彈防御局爭奪試驗飛行空域、 目標區(qū)域和試驗支持設(shè)備, 導致AGM-183A導彈的試驗進度出現(xiàn)推遲[26]。

2022年3月, TBG項目驗證彈秘密完成試射。 DARPA拒絕透露關(guān)于本次TBG原型彈試驗的任何細節(jié)。 但2023財年的預(yù)算要求文件表明, 本次試飛中的部分或全部系統(tǒng)沒有達到預(yù)期[27]。

2022年5月14日, 美國空軍首次成功進行了AGM-183A導彈的助推飛行試驗, 而這也代表著該彈在歷經(jīng)了前三次失敗的助推飛行試驗之后, 取得了一次里程碑式的進展, 對于推進該導彈研制具有重要意義。 AGM-183A導彈由B-52H轟炸機掛載, 升空后與載機分離, 然后助推器點火, 并按“預(yù)期時間”燃燒, 將導彈加速到至少馬赫數(shù)5, 但滑翔體是否與助推器分離、 滑翔飛行等細節(jié)未透露。 另據(jù)報道, NASA的一架WB-57F飛機于5月14日在南加州海岸上空進行了短暫飛行, 為飛行試驗提供支持[28]。 圖6為B-52H轟炸機連續(xù)發(fā)射4枚AGM-183A導彈想象圖。

圖6 B-52H轟炸機連續(xù)發(fā)射4枚AGM-183A導彈想象圖Fig.6 Imagination of B-52H bomber launching four AGM-183A missiles continuously

2022年7月13日, 美國空軍宣布AGM-183A導彈已于當天完成第二次動力飛行試驗。 此次試驗使用的載機仍為B-52H轟炸機, 美國空軍表示試驗展示了該導彈達到和承受高超聲速的能力, 并將幫助該項目收集數(shù)據(jù), 為未來的試驗提供信息。 此次試驗還證實了該武器能夠安全地與飛機分離, 并在防區(qū)外擊中目標。 隨著ARRW項目助推器試驗階段的結(jié)束, 美軍將推進到第二階段, 乘波體滑翔試驗。 此次試驗成功展示了AGM-183A導彈助推器的性能, 可以擴大該武器的作戰(zhàn)范圍。 美國空軍沒有透露當天飛行試驗的細節(jié)[29]。

2022年12月9日, 美國空軍宣布成功完成AGM-183A全備彈的首次飛行試驗。 該全備彈從B-52H轟炸機上發(fā)射, 成功與載機分離后加速達到高超聲速, 完成飛行路線后在目標區(qū)域成功引爆戰(zhàn)斗部。

美軍高超聲速導彈適配平臺改裝工作與導彈研發(fā)同步進行。 美國空軍依托波音公司為B-52轟炸機研制“大力神”(Hercules)掛架, 使掛載AGM-183A導彈的能力由4枚提升至6枚[30]。

(3) 未來發(fā)展

2022年4月, 根據(jù)美國空軍披露的2023財年預(yù)算信息, 取消了采購12枚該導彈的計劃, 將投入4.59億美元用于支持AGM-183A導彈之后的研發(fā), 同時花費4 656萬美元以采購1枚AGM-183A導彈的樣彈, 雖然AGM-183A導彈項目在2022年取得一定進展, 但美國空軍可能將重新評估該彈未來的計劃, 該導彈的未來尚不確定[31]。 2023年3月, AGM-183A導彈的發(fā)射試驗再次失敗。 美國空軍負責人在戰(zhàn)術(shù)航空組預(yù)算聽證會透露AGM-183A ARRW項目或?qū)⒃谧詈?枚全備彈完成飛行試驗后終止, 并表示鑒于該導彈的表現(xiàn), 美國空軍可能會將高超聲速武器發(fā)展重點轉(zhuǎn)向HACM項目[32]。

2.2 高超聲速攻擊巡航導彈(HACM)

2022財年美國空軍基于“高超聲速吸氣式武器概念”(HAWC)預(yù)研項目成果, 正式啟動“高超聲速攻擊巡航導彈”(HACM)項目, 計劃2027年部署空軍首型高超聲速巡航導彈, 該導彈將是一種空射防區(qū)外對面攻擊武器, 飛行馬赫數(shù)約6, 射程近1 000 km, 配備超燃沖壓發(fā)動機, 搭載平臺可能為F-15EX戰(zhàn)斗機或B-52轟炸機。

HACM項目繼承了HAWC項目的乘波體外形, 具有阻力低、 升力高的氣動特性, 可提高飛行性能, 實現(xiàn)以較小的推力維持高超聲速飛行; 推進系統(tǒng)采用雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機, 可在亞燃、 超燃+亞燃以及超燃等不同模態(tài)下工作, 高馬赫數(shù)時推進性能佳。

2022年9月, 美國空軍授予雷神公司一份價值9.85億美元的合同, 以支持HACM的開發(fā)和演示。 該導彈采用吸氣式超燃沖壓發(fā)動機。 美國國防部在合同授予公告中表示, 合同任務(wù)是通過基于模型的關(guān)鍵設(shè)計審查、 鑒定、 集成、 制造和測試, 以便為HACM系統(tǒng)的設(shè)計、 研發(fā)和最初交付提供保障, 這項工程預(yù)計于2027年3月完成, 合同期內(nèi)將交付2套HACM導彈。 HACM項目是美軍目前主推的7個高超聲速項目之一, 美軍已賦予該項目一個新型號AGM-182A。 如果成功, AGM-182A導彈將成為美軍首款高超聲速巡航導彈。 圖7為美國雷神公司和諾斯羅普·格魯曼公司聯(lián)合研制的高超聲速巡航導彈概念圖。

圖7 美國雷神公司和諾斯羅普·格魯曼公司聯(lián)合研制的高超聲速巡航導彈概念圖Fig.7 Imagination of hypersonic cuise missile jointly developed by Raytheon and Northrop Grumman

美國空軍希望優(yōu)先考慮將該導彈與F-15E戰(zhàn)斗機集成進行飛行試驗。 雷神公司與諾斯羅普·格魯曼公司一直在為DARPA開發(fā)吸氣式超燃沖壓發(fā)動機系統(tǒng), 并表示這項技術(shù)可能會應(yīng)用于HACM導彈項目, 兩家公司的HACM原型機在2021年進行了飛行試驗[33]。

2.3 高超聲速空射進攻性反水面目標導彈(HALO)

美國海軍在2023財年預(yù)算申請中, 將2022財年首次披露的“進攻性反水面戰(zhàn)武器增量2”(OASuWInc 2)項目正式更名為“高超聲速空射進攻性反水面目標導彈”(HALO), 計劃快速采辦一型用于航空母艦艦載戰(zhàn)斗機的新型高超聲速巡航導彈。 據(jù)悉, 美國海軍HALO導彈飛行馬赫數(shù)至少達到5, 射程可能也在1 000 km左右, 搭載平臺可能為F/A-18E/F“超級大黃蜂”戰(zhàn)斗機等, 預(yù)計2028財年投入使用。

“進攻性反水面戰(zhàn)增量”是美國海軍重要反艦武器項目群, 在第I階段開發(fā)并形成“遠程反艦導彈”(LRASM)裝備, 第II階段在2022財年啟動, 為未來海軍開發(fā)高速遠程空射武器系統(tǒng), 提供反艦作戰(zhàn)能力, 使美國海軍能夠在瀕海區(qū)域和反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中開展作戰(zhàn)與掌握控制權(quán), 應(yīng)對遠交戰(zhàn)下的高端威脅[34]。

HALO項目作為美國海軍遠程火力投資的一部分, 旨在發(fā)展一種遠程高超聲速空射武器系統(tǒng), 為其提供卓越的反水面戰(zhàn)能力, 使其能在瀕海水域和反介入/區(qū)域拒止環(huán)境中作戰(zhàn), 應(yīng)對不斷發(fā)展的威脅。

據(jù)2023財年預(yù)算信息, 美國海軍將通過OASuW可選方案分析、 原型設(shè)計及技術(shù)演示驗證, 有針對性地成熟分系統(tǒng)技術(shù), 并對組件和全尺寸原型進行設(shè)計。 2023財年, 美國海軍將依托多個供應(yīng)商成熟關(guān)鍵設(shè)計, 完成系統(tǒng)需求審查, 并進行武器數(shù)據(jù)鏈(WDL)分系統(tǒng)開發(fā)。

HALO項目采辦策略將根據(jù)成本和基于任務(wù)目標的性能參數(shù)確定采辦計劃, 旨在為作戰(zhàn)人員提供經(jīng)濟可承受性打擊能力。 美國政府將遵循競爭性、 分階段原則, 初期側(cè)重于系統(tǒng)概念、 基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)、 初步設(shè)計、 技術(shù)開發(fā)及技術(shù)集成; 后期再選取合適報價方, 授出下一步合同, 繼續(xù)進行詳細的設(shè)計和生產(chǎn)。 這項工作將使用數(shù)字工程和基于模型的系統(tǒng)工程實踐進行需求確定、 設(shè)計、 貿(mào)易研究及分析, 并完成未來作戰(zhàn)條件下的系統(tǒng)鑒定、 組件/分系統(tǒng)試驗、 制造和維護的相關(guān)技術(shù)規(guī)劃。

在經(jīng)費投入方面, 根據(jù)2023財年預(yù)算文件, 美國海軍將在2023～2027財年為HALO項目編列4.44億美元。 此外, 加上2022財年在OASuW項目下編列的5 696萬美元, 該項目預(yù)計總共將投入約5億美元。

美國海軍HALO項目與美國空軍HACM項目不同, 美國海軍需要一種可在航空母艦艦載機上操作的高超聲速導彈, 這意味著HALO導彈長度更小。

在該彈的定位及作戰(zhàn)能力上, 美國海軍明確HALO是作為進攻性反水面戰(zhàn)武器(反艦導彈)的發(fā)展型號, 即作為LRASM的后續(xù)型號, 因此其首款空射高超聲速巡航導彈應(yīng)該具備末制導能力[35]。

2.4 “嘯箭”(Screaming Arrow)高超聲速巡航導彈

2021年8月, 美國海軍研究辦公室(ONR)發(fā)布了“嘯箭”空射高超聲速巡航導彈項目征詢書, 旨在開發(fā)驗證一型由F/A-18E/F“超級大黃蜂”艦載機掛載的高超聲速巡航導彈原型。 美國海軍計劃在已有的高超聲速技術(shù)成果的基礎(chǔ)上進行有限改進, 快速研發(fā)出達到技術(shù)成熟度(TRL)6級的高超聲速武器, 用于攻擊敵軍的水面艦艇和其他高優(yōu)先級的水面/地面目標。 項目研制周期為42個月。

招標書披露“嘯箭”項目的設(shè)計技術(shù)指標:

(1) 搭載兩種不同類型的戰(zhàn)斗部;

(2) 兩種機載發(fā)射條件(Ma=0.8): 9 100 m/10°; 12 000 m/平飛;

(3) 使用F/A-18E/F戰(zhàn)斗機3/4/8/9號掛點掛載, 可實現(xiàn)4枚在艦起飛, 以及掛載2枚著艦;

(4) 轉(zhuǎn)運箱尺寸限制: 長4.6 m、 寬1.0 m、 高1.1 m。

美國海軍的目標是進行3次試驗飛行, 包括進行原型樣機的帶飛、 空中發(fā)射分離、 控制飛行、 助推器點火運行、 彈藥巡航體與助推器分離、 巡航體控制飛行、 巡航體發(fā)動機啟動、 巡航體加速到巡航狀態(tài)、 巡航體處于巡航狀態(tài)、 巡航體降落、 巡航體末段飛行軌跡和巡航體飛行影響等多方面的驗證。 2022年該項目仍處秘密研制階段, 美國海軍并未公開更多細節(jié)[36]。

2.5 “牌王”(Gambit)高超聲速導彈

2022年7月, DARPA公布一項適用于第四代戰(zhàn)斗機的“牌王”(Gambit)新型高超聲速導彈計劃, 旨在利用具備潛在尺寸、 燃燒效率優(yōu)勢的旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機技術(shù), 設(shè)計和演示一型以旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機為動力的遠程導彈, 遠程打擊時敏目標, 計劃周期為42個月。 該系統(tǒng)能夠在反介入/區(qū)域拒止(A2/AD)環(huán)境中實現(xiàn)高超聲速、 遠程空地打擊能力。 該計劃分兩個階段, 每個階段18個月: 第一個階段需要競標者完成初步設(shè)計和一些有限試驗; 第二個階段將最終完成設(shè)計并進行系統(tǒng)的全面飛行試驗。 該通告是在美國國防部對旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機技術(shù)進行了長達兩年的研究和試驗之后發(fā)布的。 圖8為DARPA公布的“牌王”導彈發(fā)射的想象圖。

圖8 DARPA公布的“牌王”導彈發(fā)射的想象圖Fig.8 Imagination of Gambit missile launcheleased by DARPA

旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機的特點在于發(fā)動機重量更輕、 動力輸出更強、 燃料消耗更低, 可以為高超聲速導彈提供射程和速度能力上的重大優(yōu)勢, 或者在相同的速度和射程下提供尺寸更小的武器, 并且該技術(shù)可以使高超聲速武器的價格更加低廉。

雖然公告公布細節(jié)較少, 但相關(guān)信息依然指向了美國國防機構(gòu)目前所面臨的具體挑戰(zhàn)。 例如提到“牌王”導彈在“反介入/區(qū)域拒止”環(huán)境中的使用, 這一直是近年來美國國防部的重點[37]。

2.6 “高超聲速飛行2”(HyFly2)導彈

2022年6月, 波音公司發(fā)布了兩種可裝備艦載機的新型導彈概念方案, 其中一種就是使用雙燃燒室超燃沖壓發(fā)動機的HyFly2高超聲速導彈。 在公布的概念圖里, F/A-18F戰(zhàn)斗機掛載SPEAR和HyFly2高超聲速導彈, 如圖9所示, 每架F/A-18F 戰(zhàn)斗機可掛載4枚HyFly2導彈。 波音公司表示HyFly 2導彈也有可能支持美國海軍HALO武器項目研制[38]。

圖9 波音公司HyFly2概念設(shè)計效果圖Fig.9 Conceptual design rendering of Boeing HyFly2 missile

2020年10月, 美國國防部中途將波音公司納入HyFly2馬赫數(shù)6雙燃燒室高超聲速巡航導彈的競爭。 HyFly2計劃是波音公司HyFly計劃的后續(xù)項目。 2021年8月, 波音公司在“2021海上、 空中、 太空博覽會”上, 公布HyFly2新型高超聲速巡航導彈概念設(shè)計效果圖。 波音公司稱, HyFly2開發(fā)處于系統(tǒng)需求審查階段, 正致力于降低推進系統(tǒng)風險, 隨后將進入初步設(shè)計審查階段。

除波音公司外, 美國海軍HyFly2計劃可能加入另外兩個研發(fā)團隊: 一個是洛克希德·馬丁公司/航空噴氣·洛克達因公司聯(lián)合研發(fā)團隊, 另一個是雷神技術(shù)公司/諾斯羅普·格魯曼公司的聯(lián)合研發(fā)團隊[39]。

2.7 小 結(jié)

隨著美軍助推滑翔高超聲速導彈研發(fā)的屢屢受挫, 以及吸氣式高超聲速導彈技術(shù)的不斷突破, 美軍或?qū)⒅匦聦徱暩叱曀賹棸l(fā)展路線, 從2022年美國空軍和海軍公布的多個高超聲速巡航導彈項目可見一斑。 雖然這些導彈的設(shè)計規(guī)范尚未公布, 但其在速度、 尺寸和射程之間存在設(shè)計權(quán)衡。 美國空軍目前更傾向于發(fā)展高超聲速攻擊巡航導彈, 因其可以與更多的美國空軍飛機平臺兼容, 從而提高空軍作戰(zhàn)能力。 一方面美軍將加大對高超聲速巡航導彈的投入, 以期快速部署高超聲速能力; 另一方面, 對于AGM-183A導彈, 可能保持一定限度的資金繼續(xù)投入, 將其作為技術(shù)儲備, 應(yīng)用于其他裝備的開發(fā)與更新?lián)Q代上。

除了上述項目, DARPA和各軍種實驗室正在資助許多與高超聲速飛行相關(guān)的研究項目, 如尋求開發(fā)技術(shù)知識或組件, 以增加高超聲速空面導彈的射程或有效載荷, 或增強控制其進行機動和瞄準的能力。

3 發(fā)展特點與趨勢

3.1 實現(xiàn)高超聲速空面導彈實戰(zhàn)化的發(fā)展里程碑

近年來, 隨著高超聲速武器研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的突破, 高超聲速武器已逐步由設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。 美俄等大國近年來在該領(lǐng)域都有所發(fā)展和突破。 而俄羅斯的“匕首”導彈無論是研發(fā)還是實戰(zhàn)部署, 無疑都走在了前面, 實現(xiàn)了該領(lǐng)域的非對稱戰(zhàn)略優(yōu)勢。 2022年, 在俄烏沖突中, 俄軍空中發(fā)射“匕首”導彈成功打擊了敵方地面軍事目標, 實現(xiàn)了人類歷史上高超聲速空面導彈的第一次實戰(zhàn)記錄。 實戰(zhàn)化也是美國高超聲速空面武器追求的緊迫目標。 美軍在高超聲速空面領(lǐng)域工程研制項目經(jīng)費總體上呈增長態(tài)勢, 與之形成對比的是DARPA的預(yù)研項目經(jīng)費呈下降趨勢, 表明美國將更多的經(jīng)費投入能夠?qū)崙?zhàn)化的型號領(lǐng)域。

3.2 高超聲速空面導彈的發(fā)展應(yīng)面向打擊時敏移動目標

對高超聲速空面導彈作戰(zhàn)的典型應(yīng)用是在對抗環(huán)境下對其“反介入/區(qū)域拒止”體系關(guān)鍵節(jié)點實施打擊。 這些關(guān)鍵節(jié)點除了預(yù)警雷達、 指控中心等高價值固定目標, 還包括機動式彈道導彈發(fā)射車、 遠程防空系統(tǒng)、 航空母艦等高價值時敏移動目標。 目前, 國外不管是已實戰(zhàn)部署的, 還是正在研制的型號, 基本上都是面向打擊固定目標設(shè)計, 打擊時敏移動目標的能力有限。

2022年5月, 美國空軍部長就曾表示目前美國的高超聲速武器缺少對移動目標的打擊能力。 而這種能力對空軍作戰(zhàn)來說至關(guān)重要。 雖然目前存在一些可使用高超聲速武器高效費比打擊的固定目標, 但仍希望未來有更高等級的打擊能力, 其發(fā)展動向值得高度關(guān)注。 美國國防部目前開發(fā)的高超聲速空面導彈的設(shè)計足以打擊固定目標。 但還需要改進瞄準技術(shù)(尋的導引頭或其他類型的傳感器), 以提高其打擊移動目標的精度[40]。

3.3 高超聲速空面導彈的設(shè)計趨于遠程化

現(xiàn)代防空系統(tǒng)、 殲擊/截擊機的作戰(zhàn)半徑在不斷增長, 使用遠程轟炸機發(fā)射高超聲速空面導彈時, 如果導彈射程不足, 將無法確保完成指定任務(wù)。 為了取得制空權(quán), 贏得對敵作戰(zhàn)行動, 需要研制射程、 速度雙優(yōu)的新型機載導彈武器。 增加高超聲速導彈的射程在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中極其重要, 射程更遠意味著可在敵軍防區(qū)外發(fā)起攻擊, 自身發(fā)射平臺的安全性將得到顯著提高。 例如, 俄羅斯空天軍研發(fā)的Kh-95導彈, 就可以將轟炸機戰(zhàn)斗使用效能風險降到最低。 超遠程高超聲速導彈能夠?qū)橙俗钕冗M的地空導彈、 殲擊機掩護體系瞬間化為烏有。

3.4 高超聲速空面導彈設(shè)計趨于小型化和輕量化

無論是俄軍還是美軍都在積極研發(fā)尺寸更小、 重量更輕的高超聲速空面導彈。 這類導彈可以掛載在更多的戰(zhàn)斗機平臺, 實現(xiàn)更加靈活的部署, 提供更多的整體作戰(zhàn)能力。 美軍高超聲速空面導彈遍地開花的一個主要原因是美國的空射平臺多、 平臺質(zhì)量好, 所以其發(fā)展重點還是空射型。 為了讓高超聲速空面導彈與更多的優(yōu)質(zhì)平臺兼容, 小型化和輕量化設(shè)計成為趨勢。 2022年, 美國空軍首次開始研制可與戰(zhàn)術(shù)飛機兼容的小尺寸空射高超聲速導彈, 也積極發(fā)展相關(guān)技術(shù)。 例如, 美軍研發(fā)具有更高效率和更小質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)爆震超燃沖壓發(fā)動機, 為高超聲速空面導彈提供動力。

高超聲速空面導彈的小型化、 輕量化也意味著其可以裝載在隱身戰(zhàn)斗機的內(nèi)置彈艙, 顯著增加空面突防能力, 實現(xiàn)近距快速精準打擊各類地面水面關(guān)鍵目標。 同時, 其小型化、 輕量化也在為未來量產(chǎn)后的低成本化打好基礎(chǔ)。

3.5 高超聲速空面導彈呈現(xiàn)多平臺、 多射程系列化發(fā)展

高超聲速導彈由于其飛行速度快、 突防能力強等優(yōu)點, 已被各國列為空面武器發(fā)展重點項目。 目前俄羅斯處于世界領(lǐng)先地位, 并不斷擴大其在該領(lǐng)域的發(fā)展版圖, 研發(fā)不同射程的導彈與更多樣化的平臺集成。 其隱身戰(zhàn)斗機配備近距“幼蟲”-MD導彈, 同時為米格-31戰(zhàn)斗機裝備中遠程的“匕首”導彈, 為圖-22和圖-160轟炸機研制Kh-95遠程高超聲速導彈。 俄羅斯正在為其航空兵部隊打造全方位多射程高超聲速空面打擊能力。 美國緊隨其后, 為轟炸機研制AGM-183導彈, 為戰(zhàn)斗機研發(fā)HACM導彈, 為艦載戰(zhàn)斗機研發(fā)HALO, Hyfly2和“嘯箭”等導彈, 為第四代戰(zhàn)機研發(fā)“牌王”導彈。 雖然目前還沒有取得里程碑式進展, 但多平臺、 系列化發(fā)展已初見端倪。

4 結(jié) 束 語

高超聲速武器與傳統(tǒng)的聲速/亞聲速武器相比, 具有天然的優(yōu)勢, 其在毀傷性能、 作戰(zhàn)空間、 作戰(zhàn)效能等多個領(lǐng)域都有著大幅度突破。 可以預(yù)見, 在未來戰(zhàn)爭中, 高超聲速武器的地位將會進一步提高, 其對于整體戰(zhàn)場態(tài)勢的影響力也會進一步擴大。 對于高超聲速空面導彈而言, 可以依靠空中平臺極限發(fā)揮其速度快、 航程遠、 部署靈活等優(yōu)勢, 能夠快速地對各類地面、 水面目標進行精準打擊, 屬于空面導彈的高超聲速時代已然到來。

2022年, 俄羅斯在高超聲速空面導彈的實用化和部署水平上拔得頭籌。 但同時還要看到, 美國在該領(lǐng)域的技術(shù)積累深厚, 人才充足, 軍工體系完善而先進, 資金更是雄厚。 未來如何發(fā)展, 讓我們拭目以待。