國外高超聲速防御武器發(fā)展研究

摘 要：美國關注并引領了世界高超聲速武器防御技術發(fā)展，大力推進“高超聲速防御武器概念定義”“高超聲速防御組件技術”“高過載氣動控制”“滑翔破壞者”等高超聲速防御項目，探索高超聲速武器攔截能力。面對美國高超聲速武器研制的不斷推進，俄羅斯為米格-31戰(zhàn)斗機和米格-41戰(zhàn)斗機設計了一種多用途遠程攔截導彈系統(tǒng)，這種攜帶多枚子導彈的遠程空空導彈可摧毀來襲的高超聲速導彈，能對數(shù)百公里外的敵方高價值目標如預警機、空中加油機形成威脅。導彈防御能力方面一直空白的歐洲準備借機實現(xiàn)跨越式發(fā)展，啟動了“天基戰(zhàn)區(qū)監(jiān)視實時預警攔截”項目，開展彈道導彈和高超聲速導彈防御系統(tǒng)研制。本文主要對美國、俄羅斯、歐洲高超聲速防御武器發(fā)展現(xiàn)狀進行跟蹤研究。

關鍵詞：高超聲速防御武器; 滑翔破壞者; 多用途遠程攔截彈; 天基戰(zhàn)區(qū)監(jiān)視; 預警攔截

中圖分類號：TJ760

文獻標識碼： A

文章編號：1673-5048（2023）05-0011-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2023.0037

0 引" 言

近些年，美國在導彈防御系統(tǒng)基礎上，加快了構建高超聲速武器防御體系的步伐，加速反高超聲速武器方案研究，應對臨近空間武器威脅。隨著美國高超聲速導彈試驗的不斷推進，俄羅斯迫切需要研制針對高超聲速導彈的攔截武器。導彈防御能力方面一直空白的歐洲也啟動了“天基戰(zhàn)區(qū)監(jiān)視實時預警攔截”項目，準備開發(fā)下一代多用途攔截彈，以應對高超聲速導彈的威脅。

1 國外研究和應用進展

1.1 美" 國

美國關注并引領世界高超聲速武器防御技術發(fā)展，不斷推進高超聲速防御項目，積極探索高超聲速武器攔截能力。除了利用現(xiàn)有彈道導彈防御系統(tǒng)外，美國導彈防御局（Missile Defense Agency，MDA）從2018財年開始就將“高超聲速威脅防御”項目列入預算開展研究［1］。2019財年預算中，MDA提出未來6年投入7.32億美元發(fā)展高超聲速防御能力［2］。早期工作包括研制“可了解高超聲速環(huán)境中材料和組件性能”的試驗臺； 探索支持導彈防御硬件的指揮/控制、戰(zhàn)斗管理和通信軟件的高超聲速防御能力； 考慮給遠程識別雷達軟件中加入高超聲速威脅防御能力［3］。

1.1.1 美國導彈防御局（MDA）的“高超聲速防御武器系統(tǒng)”（Hypersonic Defense Weapon System，HDWS）

2018年4月27日，MDA發(fā)布了“高超聲速防御武器概念定義”和“高超聲速防御組件技術”跨部門項目公告，2018年8月24日發(fā)布了“高過載氣動控制”跨部門項目公告，這些項目旨在明確美國高超聲速防御方案，加速關鍵技術成熟，為后續(xù)高超聲速防御武器系統(tǒng)研制奠定基礎。其中，“高超聲速防御武器概念定義”項目闡述高超聲速防御武器系統(tǒng)概念、組件成熟度、與彈道導彈防御系統(tǒng)集成的方法、預期性能以及技術風險降低等內(nèi)容?！案叱曀俜烙M件技術”項目尋求高超聲速防御“殺傷鏈”先進技術，包括早期識別技術、持續(xù)傳感器技術、低延遲通信和處理技術等支持未來武器系統(tǒng)組件的先進技術，并考慮了動能和非動能防御技術，目標是到2023年組件或子系統(tǒng)技術成熟度（Technology Readiness Level，TRL）達到5級以上?！案哌^載氣動控制”項目用于研究高超聲速攔截彈的高過載機動氣動控制技術， 最大限度提高攔截彈機動性，使攔截彈在高超聲速飛行狀態(tài)下實現(xiàn)受控飛行［2， 4-6］。

2018年9月26日，MDA同時授出了21份合同，用于開展“高超聲速防御武器概念定義”研究，每份合同經(jīng)

費為100萬美元，合同周期均為2018年9月28日～2019年2月28日，為期5個月。統(tǒng)計顯示，這21份合同授給了8家承包商（或團隊），分別是洛克希德·馬丁公司、雷神公司、諾斯羅普·格魯曼公司、波音公司、通用原子公司、德雷珀實驗室、BAE系統(tǒng)公司和L3科技公司，相關攔截方案涉及動能/非動能（包括激光、電磁等武器）、陸基/空基/天基、改進/新研、助推段/末段攔截等各種概念［1-2， 7］。2019年8月，MDA陸續(xù)從第一輪入選的21個方案中選出5個方案，并逐個授出了第二輪研究合同，要求承研方在2019年9月到2020年5月圍繞被選中的方案進一步探索高超聲速武器攔截方案的可行性，再完成一輪深化研究工作，每份合同的金額在436萬～451萬美元之間。這5個被選出來的方案分別是： 洛克希德·馬丁公司航天公司的“標槍”（Dart）高超聲速防御武器系統(tǒng)方案、洛克希德·馬丁公司導彈與火控公司的“女武神”（Valkyrie）高超聲速防御末段攔截彈方案、波音公司的“針對高超聲速武器的超高速攔截彈”方案、雷神導彈公司的“SM-3 HAWK”方案、雷神公司阿爾伯克基分部的“高超聲速防御非動能”（Non-Kinetic Concept for Hypersonic Defense）方案［8］。

表1為導彈防御局授出的5份合同的基本信息［9］。

據(jù)報道［10-12］，洛克希德·馬丁公司航天公司“標槍”高超聲速防御武器方案是基于THAAD的改進，洛克希德·馬丁公司導彈與火控公司“女武神”高超聲速防御末段攔截彈方案是基于PAC-3 MSE的改進，雷神導彈公司“SM-3 HAWK”方案則是基于SM-3的改進，雷神公司阿爾伯克基分部 “高超聲速防御非動能”方案是一種高功率微波武器（雷神公司已被授予為期15個月、價值970萬美元的合同，進行相關高功率微波技術研究）。波音公司“針對高超聲速武器的超高速攔截彈”方案有可能是一種基于電磁軌道炮的動能殺傷方案（采用超高速彈丸來攔截高超聲速導彈）。

2020財年MDA為高超聲速防御申請了1.326 12億美元，但國會增加了數(shù)額并撥出3.902億美元。2020年1月28日，MDA公布了用于高超聲速防御的滑翔段區(qū)域武器系統(tǒng)（Regional Glide Phase Weapon System，RGPWS）原型方案征詢書草案（Draft Request for Prototype Proposal，DRPP）和系統(tǒng)需求文件（System Requirements Document，SRD）。MDA“將通過競爭程序產(chǎn)生一個或多個對武器原型進行設計、研發(fā)和演示的協(xié)議”。2020年2月10日，MDA局長喬恩·希爾在五角大樓告訴媒體，RGPWS項目投資將有助于“為未來導彈防御系統(tǒng)定義概念和開發(fā)工程需求”，從而促進高超聲速防御武器系統(tǒng)（HDWS）的發(fā)展［13］。有關RGPWS需求的細節(jié)沒有公開。MDA將至少選取一家主承包商研制攔截器原型并開展飛行測試，以更好地了解區(qū)域高超聲速武器防御系統(tǒng)技術效能，并為之后的戰(zhàn)術攔截器和火控系統(tǒng)研制奠定基礎。主要目的是降低攔截器關鍵技術和集成的風險，針對不確定性較大的技術領域開展仿真研究，將攔截器的技術成熟度提高到5級［14］。2021財年MDA申請了2.068 32億美元用于發(fā)展高超聲速武器防御，包括繼續(xù)推進RGPWS項目和開發(fā)“可擴展未來高超聲速防御架構的技術”［13］。

1.1.2 美國國防預先研究計劃局（DARPA）的“滑翔破壞者”（Glide Breaker）項目

DARPA也開始高度關注高超聲速防御領域的新技術，2018年啟動“滑翔破壞者”項目，研究一個或多個防御系統(tǒng)所需的先進攔截技術，從根本上降低硬殺傷系統(tǒng)的開發(fā)和集成風險。2018年9月5日首次展示了“滑翔破壞者”攔截器概念圖（見圖1），11月6日DARPA戰(zhàn)術技術辦公室公開發(fā)布了“滑翔破壞者”項目招標文件，要求12月21日前提交競標方案書［1-2， 15-16］。

“滑翔破壞者”項目旨在研發(fā)一種性能先進的低成本攔截武器，采用動能直接碰撞的方式在大氣層外攔截和摧毀來襲的高超聲速武器，從而增強美國高超聲速防御能力。從作戰(zhàn)情報保障來看，該項目可以與E-8C“聯(lián)合監(jiān)視目標攻擊”雷達系統(tǒng)、E-3“哨兵”預警機、RQ-4“全球鷹”無人機以及新型戰(zhàn)場監(jiān)視裝備等進行整合，對來襲高超聲速武器實現(xiàn)盡早發(fā)現(xiàn)，為攔截提供預警和情報支援； 從目標防御角度來看，雖然防御對象發(fā)生了變化，但高超聲速武器和彈道導彈目標在防御方式上有許多相似之處。因此，美國高超聲速武器防御計劃將與彈道導彈防御計劃合并重組，以此達到既能攔截彈道導彈，又能攔截高超聲速武器的目的。按計劃，“滑翔破壞者”項目于2020年底前完成首次武器測試［17］。

2020年1月24日，美國諾斯羅普·格魯曼公司獲得DARPA授予的一份價值1 300萬美元的高超聲速武器攔截器研發(fā)合同。該合同要求諾斯羅普·格魯曼公司為“滑翔破壞者”項目研究、開發(fā)和演示一種可在高層大氣中對付高超聲速武器的攔截器。新型攔截器概念要求在2021年1月前提出［18］。2020年2月10日，洛克達因公司宣布被DARPA選中，為“滑翔破壞者”項目開發(fā)推進系統(tǒng)。該合同價值1 960萬美元，預計在2021年2月完成［19-20］。

1.2 俄 羅 斯

在美國五角大樓宣布2020年測試四種新型高超聲速導彈并且新型導彈能用于攔截敵方先進戰(zhàn)斗機和巡航導彈的情況下，俄羅斯認為當前研制針對高超聲速導彈的攔截武器極為迫切（美國已啟動了多個高超聲速導彈項目，如圖2所示）。2019年5月，俄羅斯在一次討論軍工聯(lián)合體問題的會議上設定了一項任務，即在國外生產(chǎn)出高超聲速武器之前，俄羅斯要研發(fā)出防御它的武器。

據(jù)報道，俄羅斯國防部決定為米格-31戰(zhàn)斗機和研發(fā)中的米格-41戰(zhàn)斗機設計一種可摧毀高超聲速導彈的多用途遠程攔截導彈系統(tǒng)（MFRK DP）——攜帶多枚子導彈的遠程空空導彈，具體地說，MFRK DP就是一種兩級設計的遠程空空導彈，前半部分為數(shù)枚空空導彈，后半部分為火箭發(fā)動機及其燃料。目前已對這種遠程空空導彈進行了理論研究，系統(tǒng)性能和構成正在確定中，R-77M空空導彈是可能性最大的MFRK DP子導彈候選方案之一［21］。

按照俄羅斯的設想，實戰(zhàn)中“米格”戰(zhàn)斗機發(fā)現(xiàn)來襲高超聲速導彈后，將迎頭發(fā)射MFRK DP攔截彈。MFRK DP在火箭發(fā)動機推進下加速到馬赫數(shù)5以上，接近到足夠距離后釋放所攜帶的子導彈——數(shù)枚空空導彈，空空導彈依靠自身主動雷達導引頭鎖定目標和攻擊目標，可以在高超聲速導彈再入大氣層之前以“蜂群”戰(zhàn)術來提高攔截成功率［22］。俄羅斯軍事專家認為，攔截高超聲速導彈時需要在很遠的距離摧毀目標，有必要在導彈釋放高超聲速滑翔體或者再入之前將其攔截； 普通防空導彈只有一個彈頭，錯過高超聲速機動目標的可能性非常高，但如果攔截武器帶有多個尋的彈頭，那么擊中高速目標的機會就會大大增加； MFRK DP攔截高超聲速導彈時，所有彈頭將進入高超聲速導彈的飛行軌跡（見圖3），對其發(fā)起迎頭攻擊，大大增加了攔截范圍［23］。

對于高超聲速武器的攔截，單純依靠戰(zhàn)斗機空中攔截非常困難（尤其是當來襲彈頭伴有誘餌，能夠擾亂防御系統(tǒng)時），需要利用地面雷達、預警機或遠程預警系統(tǒng)探測各類目標，及時發(fā)現(xiàn)和區(qū)分出高超聲速目標，然后引導戰(zhàn)斗機向目標區(qū)域發(fā)射遠程空空導彈并引導導彈進行攔截，如圖4所示。如果基于“米格”戰(zhàn)斗機的高超聲速防御系統(tǒng)能夠起作用，它將能攔截戰(zhàn)術高超聲速導彈［24］。此外，也能對數(shù)百公里外的敵方高價值目標（如預警機和空中加油機）形成威脅。

目前，經(jīng)過現(xiàn)代化改進后的俄羅斯米格-31戰(zhàn)斗機配備的主要攔截武器是R-77中距空空導彈和R-37遠程空空導彈。R-37升級型的最大飛行馬赫數(shù)達到6，最大射程300 km，戰(zhàn)斗部60 kg，具備先進的電子對抗系統(tǒng)和全新的制導系統(tǒng)［25］。米格-31發(fā)射R-37遠程空空導彈如圖5所示。R-77M是R-77導彈的改進型，采用沖壓火箭發(fā)動機，最大射程超過200 km。多用途遠程攔截系統(tǒng)（MFRK DP）可以看作是空空導彈的“母艦”，但使用現(xiàn)有的空空導彈目前還存在攔截毀傷效果、體積、質量等方面的挑戰(zhàn)。 因此， 為了有效攔截或摧毀高超聲速目標，多用途遠程攔截系統(tǒng)攜帶的空空導彈很可能是經(jīng)

過重大改進或者全新研制的導彈［23］。計劃配備多用途遠

1.3 歐" 洲

高超聲速導彈的威脅目前已成為實際問題，無論是助推滑翔導彈還是吸氣式巡航導彈，都具備飛行高度低、彈道靈活和機動能力強等優(yōu)勢，比傳統(tǒng)的彈道導彈突防能力更強。美國、俄羅斯都在加緊研制針對高超聲速導彈的攔截彈，而導彈防御能力方面一直空白的歐洲準備借機實現(xiàn)跨越式發(fā)展，啟動獨立的導彈防御系統(tǒng)研制。

歐盟委員會在“永久性結構合作”（Permanent Structured Cooperation，PESCO）計劃框架下批準了“天基戰(zhàn)區(qū)監(jiān)視實時預警攔截”（Timely Warning and Interception with Space-based Theater Surveillance，TWISTER）項目。這個國際導彈防御項目由法國牽頭負責，芬蘭、意大利、荷蘭和西班牙共同參與。其目標是在歐洲國防基金的支持下，開發(fā)下一代多用途攔截彈，以應對新出現(xiàn)的威脅，并于2030年投入使用［26］。TWISTER項目概念圖如圖7所示。

TWISTER項目作為北約彈道導彈防御系統(tǒng)的一部分，旨在建立歐洲的導彈防御能力，其包括天基紅外預警和陸基反導攔截系統(tǒng)，用于在低層大氣攔截中程彈道導彈、高超聲速巡航和助推滑翔導彈、超聲速巡航導彈等各種導彈目標以及下一代戰(zhàn)斗機等常規(guī)目標。未來還有可能整合到海基系統(tǒng)中。

TWISTER攔截彈的開發(fā)提供了新的思路［26］。圖7中MBDA公司的TWISTER攔截彈概念圖展示的是一種沖壓動力傳統(tǒng)布局的導彈。相比固體火箭發(fā)動機，沖壓發(fā)動機雖然極速低得多，但能量和速度補充更強勁，可以更好地支持遠距離攔截高超聲速導彈。沖壓動力導彈融合了速度、機動性和靈活性，技術上更簡單可靠，經(jīng)濟可承受。飛行馬赫數(shù)5的沖壓動力導彈可以實現(xiàn)在50 km距離上攔截高超聲速導彈，有效攔截高度20～30 km，正好在滑翔式和吸氣式高超聲速武器最后俯沖之前，是一種效費比和可行性很高的解決方案。

在PESCO計劃框架內(nèi)，MBDA公司將依靠歐洲的工業(yè)合作經(jīng)驗、防空領域項目的長期實施以及歐洲牢固的生產(chǎn)制造關系，建立一支能力廣泛的開發(fā)團隊［26］。MBDA首席執(zhí)行官埃里克·貝蘭格表示，下一代攔截彈項目為歐洲提供了一個難得的機會，可以將導彈防御工作與保證重要地區(qū)的主權結合起來，以確保戰(zhàn)略自主權。鑒于需要采用大量的高科技，下一代攔截彈的開發(fā)過程將使整個歐洲導彈行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生質的飛躍。

2 結 束 語

通過對國外高超聲速防御武器情況進行分析和研究，總結如下：

（1） 在現(xiàn)有導彈防御系統(tǒng)的基礎上，美國開始大力推進高超聲速防御武器研發(fā)，以期達到既能攔截彈道導彈，又能攔截高超聲速武器的目的。美國導彈防御局“高超聲速防御武器系統(tǒng)概念定義”項目第一輪入選的21個方案中有5個方案進入第二輪。洛克希德·馬丁公司航天公司“標槍”高超聲速防御武器方案是基于THAAD的改進，洛克希德·馬丁公司導彈與火控公司“女武神”高超聲速防御末段攔截彈方案是基于PAC-3 MSE的改進，雷神導彈公司“SM-3 HAWK”方案是基于SM-3的改進，雷神公司阿爾伯克基分部“高超聲速防御非動能”方案是一種高功率微波武器。波音公司“針對高超聲速武器的超高速攔截彈”方案有可能是一種基于電磁軌道炮的動能殺傷方案?？傮w來看，5個方案中有3個是現(xiàn)役改型、1個是新研型、1個不確定； 4個是動能攔截、1個是非動能攔截。而DARPA的“滑翔破壞者”項目也是將高超聲速武器防御計劃與彈道導彈防御計劃合并重組，通過技術創(chuàng)新研發(fā)一種攔截高超聲速武器的先進動能武器。美國通過“改進”和“新研”并舉來發(fā)展反高超聲速武器體系，既充分利用美國軍工在反導系統(tǒng)上的技術積累和工業(yè)能力，在美軍現(xiàn)役反導系統(tǒng)基礎上以“動能攔截”為主要技術路線進行改進研發(fā)，同時又保留非動能等全新方案。其改進現(xiàn)有防空反導系統(tǒng)實現(xiàn)高超聲速武器攔截的同時，大力推動技術創(chuàng)新，力求新型高超聲速武器攔截技術突破，為將來反臨近空間武器做好準備，應該引起注意。

（2） 面對美國高超聲速導彈的威脅，俄羅斯正在為“米格”戰(zhàn)斗機設計一種可以摧毀高超聲速導彈的多用途遠程攔截導彈系統(tǒng)，很可能采用R-77M空空導彈作為該系統(tǒng)的子導彈。這種利用現(xiàn)有空空導彈研發(fā)高超聲速武器攔截彈的方法有利于節(jié)省時間和經(jīng)費，但要有效攔截或摧毀高超聲速目標，不僅需要依靠地面雷達、預警機或遠程預警系統(tǒng)的配合，還要克服毀傷效能、體積、質量等方面的種種挑戰(zhàn)，后續(xù)需要做大量工作，其發(fā)展情況需要密切關注。

（3） 在美國、俄羅斯加緊研制高超聲速導彈攔截武器的情況下，導彈防御能力方面一直空白的歐洲啟動了針對中程彈道導彈、高超聲速巡航導彈以及下一代戰(zhàn)斗機的“天基戰(zhàn)區(qū)監(jiān)視實時預警攔截”（TWISTER）系統(tǒng)的研發(fā)，其下一代多用途攔截彈將借鑒“紫苑”面空導彈和“流星”空空導彈的研發(fā)經(jīng)驗，通過引入大量先進技術實現(xiàn)歐洲導彈行業(yè)的跨越式發(fā)展。歐洲面向實戰(zhàn)探索未來導彈裝備的思路以及在現(xiàn)有型號基礎上引入新技術、快速提升裝備性能同時降低成本的模式，值得學習和借鑒。

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Research on Development of Hypersonic Defense Weapons Abroad

Zhao Hongyan1*，Xie Bangrong2

（1. China Airborne Missile Academy， Luoyang 471009， China； 2. Unit 93184 of PLA， Beijing 100096， China）

Abstract： The US pays great attention to and leads the development of hypersonic weapon defense technology in the world， vigorously promots hypersonic defense programs such as Hypersonic Defense Weapon Concept Definition， Hypersonic Defense Component Technology， High Overload Aerodynamic Control and Glide Breaker， explores hypersonic weapon interception capabilities. Faced to continuous development of the US hypersonic weapons， Russia designs a multipurpose long-range interceptor missile system for MiG-31 and MiG-41 fighter. This long-range air-to-air missile with son-missiles can destroy incoming hypersonic missiles and pose a threat to high value enemy targets such as early warning aircraft and aerial refueling aircraft hundreds of kilometers away. Europe， which has a blank missile defense capability， is ready to take this opportunity to leapfrog forward and launch Timely Warning and Interception with Space-based Theater Surveillance program to develop ballistic missile and hypersonic missile defense systems. In this paper， the development states of hypersonic defense weapon in US， Russia and Europe are studied.

Key words： "hypersonic defense weapon; glide breaker; multipurpose long-range interceptor; space-based theater surveillance; warning and interception