倍受關注的先進高超聲速武器試驗

□ 安慧

常規打擊導彈與彈道式導彈

據美國媒體報道，8月25日美國國防部發言人舍曼發布聲明說，當地時間25日上午12點25分，由美國陸軍管理實施的“先進高超聲速武器(AHW) ”項目第二次飛行試驗，在發射起飛僅4秒后，即爆炸自毀。

舒曼表示，她并不認為此次試驗的終止，會對國防部“快速全球打擊”項目造成顯著的推遲或阻礙。她說：“AHW僅僅是常規快速全球打擊眾多概念中的一個。整個常規快速全球打擊項目是技術驅動型的，沒有強制的時間進度要求。我們在不斷總結提高，并在各類地面試驗、模擬仿真等測試中,持續獲得了不少進展。”舒曼稱，“試飛系統在試驗前通過了一系列地面測試和建模仿真”，來自陸軍、海軍和導彈防御局的官員正在調查發生事故的詳細原因。調查結果將通報共享給其他武器或其他常規快速全球打擊概念的后續試驗。

這次美陸軍AHW的第二次試驗，受到國內外媒體的廣泛關注。美陸軍研發的AHW是什么樣的武器？其目的何在？這個項目為何有如此大的影響？本文對這些問題將進行初步的探討。

美軍常規快速全球打擊計劃

現代戰爭進攻易于防御，也可以說，進攻就是最好的防御。

2003年1月，布什總統首先提出要采取措施將“快速全球打擊”，從概念轉型為作戰能力。 2010年，美軍將發展“快速全球打擊”武器寫入《四年防務評估》報告，并將其列入相關的武器裝備發展規劃中，計劃2011到2015年投資10億美元經費，用于發展“快速全球打擊”能力。

美國國會在2009財年，批準美國國防部執行一項與PGS密切相關的“常規快速全球打擊”的計劃。這項戰略計劃，旨在獲得對移動目標、深埋加固目標、時隱時現目標等多種目標的全球快速打擊能力。這些目標可能是恐怖分子藏身處、敵國導彈發射架和指揮控制系統等等。

美國現任國防部長帕內塔，在上任之前，就對美國國會說：“常規快速全球打擊武器可為美國在緊迫情況下的目標打擊，提供獨一無二的常規力量。那些遠距離、不易觸及的地區，將不再成為敵人的庇護所。”他還說：“常規快速全球打擊系統在一些情況下將非常奏效，例如對付那些考慮使用大規模殺傷武器發動襲擊的敵人，或對付那些具有高度威脅的敵人。更廣泛地說，當嚴重的軍事威脅處于其它方式無法觸及的情況下，常規快速全球打擊可能會是唯一的一種可以使用的武器系統。”

美軍已對常規快速全球打擊，進行了廣泛的方案研究。提出的方案包括：地地洲際常規導彈、新型地地常規打擊導彈、快速發射的低成本小型運載火箭、潛射遠程常規導彈、新型潛射中程導彈等。常規打擊導彈是指一種助推滑翔式導彈。該方案擬采用運載火箭助推一個“高超聲速滑翔飛行器”。“高超聲速滑翔飛行器”能夠改變再入飛行彈道和在飛行中重新確定攻擊目標，因而美軍認為常規打擊導彈，較改進現有的彈道式導彈如“三叉戟”導彈等，性能將更好。

高超聲速技術飛行器

為建立常規快速全球打擊能力，美軍近年來加速進行了幾種高超聲速助推滑翔飛行器的試驗。其中一種是國內外媒體競相報道的“高超聲速技術飛行器” （HTV-2）。早在2001年，美國航宇局和美國國防部，就聯合提出了“國家航空航天倡議”，要求將高超聲速技術和確保太空進入能力結合起來。為此，2002年，美國國防預先研究計劃局，提出了“兵力運用與從本土發射”計劃，也稱“獵鷹計劃”。“獵鷹計劃”的近期目標，是研制一次性小型運載火箭和“通用再入飛行器”。該方案設想使用SLV把“通用再入飛行器”發射到亞軌道后，“通用再入飛行器”將再入大氣層，通過其高升阻比的氣動外形，進行長時間的大距離滑翔，同時具備大范圍機動的能力，以規避各種可能的攔截火力。“通用再入飛行器”在到達目標附近時，可釋放攜帶的制導彈藥，對目標進行精確打擊。

2004年美國國會審議“獵鷹計劃”時，美國參議院極力要求取消“通用再入飛行器”的預算，不過眾議院則對“通用再入飛行器”情有獨鐘，要求加大撥款。最終兩院達成妥協，通過了預算撥款，但取消了“獵鷹計劃”中的武器部分，規定不能用于武器化的“通用再入飛行器”開發，也禁止使用陸基或是潛射彈道導彈發射“通用再入飛行器”。在這之后，“通用再入飛行器”改名為“高超聲速技術飛行器” (HTV)。HTV作為高超音速技術演示和驗證計劃的一部分，著眼于進行在較高的高空，驗證與高超聲速飛行相關的技術。在計劃的執行過程中，HTV-1 、HTV-3相繼被撤消，只有由洛克希德·馬丁公司的臭鼬團隊研制的HTV-2飛行器，進行了兩次飛行試驗。

補償方式一般分為固定費用和市場化方式兩種。其中市場化方式分為備用服務競價和容量市場，部分電力市場沒有容量市場。一般備用服務可以解決電力系統短期運行可靠性問題，容量市場可以解決電力系統的長期運行可靠性問題。云南的煤電機組補償問題需要區分所面臨的問題和能量市場的現狀進行選擇。

HTV-2的飛行軌道

分離前的HTV-2

HTV-2使用優化設計的乘波外形，以提高升阻比。它在其外部采用了低燒蝕的碳-碳復合材料，配合一系列隔熱措施，來確保內部的常溫環境。雖然HTV-2的速度在再入后隨著滑翔不斷降低，但其最終的飛行馬赫數，也在4左右。由于高超聲速飛行的時間較長，必須進行防熱、氣動和控制的一體化設計，其難度就遠遠高于一般的再入飛行器。高超聲速飛行也意味著要求更快反應的控制，而困難在于目前還未全面掌握高超聲速下實現空氣動力控制的規律。

2010年4月，在美國加州范登堡空軍基地，進行了HTV-2首次飛行試驗，用“米諾陶洛斯-4”運載火箭將HTV-2送至預定分離點，HTV-2在飛行M數超過20的情況下，與火箭上面級分離，但在發射9分鐘后，與地面控制站就失去了聯系，試驗宣告失敗。首飛失控的原因可能是偏航超出預期，同時伴隨耦合滾轉，這些異常現象，超出了姿態控制系統的調節能力，觸發了飛行器墜毀。2011年8月13日凌晨，又進行了HTV-2的第二次試飛，但HTV-2在升空大約半小時后，便與地面失去聯系，試飛再次宣告失敗。研制者推測，部分外殼因局部燒蝕損壞后，快速形成的損傷區在飛行器周圍，產生了意料之外的強大激波，導致飛行器的飛行迅速終止。

AHW第一次試驗

與HTV-2飛行試驗的結果不同，在2011年11月17日美國陸軍航天與導彈防御司令部/美國陸軍戰略司令部，卻成功地完成了 AHW的首次飛行試驗。在這以前，外部幾乎無人知道這個項目。AHW項目由上述兩個司令部，在美國阿拉巴馬州亨茨維爾建立的項目辦公室管理和實施。助推器系統和滑翔飛行器，均由位于美國新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞國家實驗室研制，防熱系統由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國陸軍航空與導彈開發與工程中心研制。

那天上午6時30分，AHW在位于夏威夷州考艾島的太平洋導彈靶場發射升空，成功地擊中距離發射場大約3700千米，位于太平洋夸賈林環礁的美國陸軍里根試驗場的目標。這次試飛的目的，主要是搜集高超聲速助推滑翔飛行器的飛行數據，重點考核用于該滑翔飛行器的三項技術：空氣動力，制導、導航與控制，熱防護，但美軍并未公布這次試驗的細節。

本次試飛的高超聲速滑翔體采用雙錐體外加四片控制翼面的氣動外形，其升阻比約為2.0左右。它由一枚三級火箭助推的“戰略目標系統”發射升空。它的第一級和第二級都采用“北極星”A3發動機，第三級采用ORBUS 1A發動機。它的內部設計成適合于安裝有效載荷，其結構由鋁、鈦、鋼、鉭、鎢、碳纖維織物、硅以及鉻鎳等其他合金制成。高超聲速滑翔體由一套鋰離子驅動電池組、兩套鋰離子電池組和五套錳鎳氫電池組提供動力。飛行器的推進劑為加壓的氮氣。其他設備還包括射頻發射機和小型自爆裝置等。

高超聲速滑翔體在與助推器分離之后，沿著非彈道式的滑翔軌跡、以高超聲速飛行速度飛行，并最終飛抵里根試驗場的預定落點。美軍運用了天基、空基、海基和陸基的信息平臺，在高超聲速滑翔體的整個飛行過程中搜集性能數據。它由第三級的姿態控制系統來實現高超聲速滑翔體的安全分離。如果運載火箭在飛行期間偏離飛行路徑，其飛行終止系統中所使用的自毀組件，可以識別助推器階段過早分離，并引導推力終止。一旦終止助推器的推力，運載火箭將沿軌跡下降落入大海。假若高超聲速滑翔體過早與助推器脫離，組裝在有效載荷附近的炸藥，也可將其炸毀。

STARS系統的結構

AHW第一次飛行試驗任務

由AHW第一次飛行試驗就取得成功可見，發展先進武器，不能脫離現有的技術基礎。HTV-2采用了先進的乘波外形，升阻比估計可達4左右，但由于地面試驗設備的模擬能力不夠；對較長時間的高超聲速滑翔飛行遇到的問題，也認識不足，從而導致了HTV-2兩次飛行試驗的失敗。與此不同,美陸軍在研發AHW以前, 桑迪亞國家實驗室就執行過“桑迪亞有翼再入飛行器試驗”計劃。美國空軍也研發過“助推滑翔再入飛行器”，并進行過4次飛行試驗，從而為AHW的試飛成功作了很好的技術準備。

根據這次飛行試驗成功后國外媒體的報道， AHW估計可在35分鐘飛行時間內，可飛行6000千米，打擊精度可小于10米。它的高超聲速滑翔體可在全球范圍內中程投送非核的常規有效載荷。若這種武器一旦投入使用，美國計劃首先要裝備在關島，這將對我國的安全造成很大威脅。

AHW第二次試驗

美國AHW是美國國防部常規快速全球打擊項目中的一個重要方案。AHW飛行試驗的目的，是測試與評估助推器和助推滑翔飛行器的性能，同時評價該備選方案在填補常規快速全球打擊能力差距方面的可行性。AHW的第二次飛行試驗，為了增加射程，改在美國陸軍的阿拉斯加的科迪亞克發射場發射起飛，目標飛行距離為約為5600千米，落點也是第一次試驗的落點，即位于南太平洋的夸賈林環礁。

據悉，美國國防部負責研究與工程的助理副部長謝弗，在8月5召開的美國國防采辦現代化會議上曾表示，AHW的第二次試飛，最重要、最具挑戰性的是末段制導與控制。他認為，保證精度比獲得速度的難度要大得多。他說：“我要知道的是最終精度能達到多少，AHW試飛能夠提供哪些類型的數據,供我們提高建模能力，以降低成本。”謝弗直言說：“速度帶來優勢，如果我們能夠把速度提高到馬赫數為6以上，那就很難被攔截。” 謝弗表示，我們必須發展常規快速全球打擊這樣的能力，因為已經有其他國家在發展類似的能力了。高超聲速武器，尤其適用于“反介入/區域拒止（A2/AD）”的作戰環境，因為高速能夠有助于突防一體化的防空系統。

實際上，除美國陸軍的AHW外，美軍的高超聲速武器研究計劃還有其它很多項目，它們都由美國的空軍和國防預先研究計劃局來承擔。它們曾進行了包括X-37B、X-51A、HTV-2等一系列飛行試驗。這些項目除X-37B取得成功外，其余項目由于技術成熟度不夠，試驗結果并不理想，短期內也很難發展成為實用的武器裝備。

美國陸軍之所以要研發AHW,目的是避免在今后美軍的“空海一體戰”中被逐步邊緣化。由于AHW的方案比較現實，在它第一次飛行試驗成功后，美國國防部就對這個項目寄予厚望，希望在第二次試驗成功后，能用5年時間發展成為武器裝備。但AHW相比其它項目，經費較少，有所失敗也在所難免。

AHW第二次飛行試驗失敗的原因，問題當然出在它的“戰略目標發射系統”，這個系統和原來的“北極星”導彈第一級火箭的差別，是采用了格柵尾翼。這個新系統雖然曾發射成功過多次，但是否進行過充分的地面試驗，尚待事故調查后才能分曉。

AHW第一次飛行試驗設想

AHW第二次飛行試驗設想

AHW第二次飛行試驗之所以引發媒體的廣泛關注，其原因之一是中國在今年也曾進行過類似AHW的飛行試驗。這次中國的試驗受到美國的高度關注，因為這樣的高超聲速武器，可以直接威脅太平洋上的美國海軍的航母戰斗群。據美國“華盛頓自由燈塔”網站爆料說，今年1月9日，中國軍方首次試驗了10倍聲速的助推滑翔武器，目的是突破美國的導彈防御體系。1月15日，中國國防部對此 次試驗予以證實，稱“中方在境內按計劃進行的科研試驗是正常的，這些試驗不針對任何國家和特定目標”。

據報道，俄羅斯也曾多次試驗過高超聲速助推滑翔飛行器的飛行試驗。因此，中國在今年已成為繼美國和俄羅斯之后，第三個研究高超聲助推滑翔飛行器的國家。如果研發成功，該裝置將可用作核彈頭或常規彈頭，并能躲過常規的導彈防御系統的反擊。

對美、俄、中相繼進行高超聲速武器的飛行試驗， 8月26日英國《衛報》發表了《高超聲速武器和新的全球軍備競賽》的評論。文章說：“本周,美國測試了高超音速導彈的一個樣機，其目標是發展能夠在一個小時內到達世界上任何地方的武器。對此，中國和俄羅斯將如何應對?” 文章認為，雖然這個試驗的系統沒有成功，但不大可能對發展這種武器的熱情降溫。批評者擔心，這可能有引發一場核戰爭的危險。

結束語

美國發展高超聲速武器，已經有幾十年的歷史，道路曲折，曾長期徘徊在發展超燃沖壓發動機和利用火箭發動機之間。當前美軍在“常規快速全球打擊”的戰略下，正在不遺余力地研發各種高超聲速武器。美軍研發的采用火箭發動機的助推滑翔式的AHW，在理想與現實之間躍進了一大步。它的經驗和對今后發展高超聲速武器的影響，值得關注。由于研制成功真正的高超聲武器，還要克服許多技術障礙，投入更多資金，從而存在可能引發新一輪軍備競賽的危險。這種風險，已引起國際輿論，包括美國一些有識之士的廣泛關注，出現了要求在大國之間制訂禁試高超聲速武器試驗條約的呼聲。這種動向也值得進一步關注。

發射STARS系統

AHW第二次飛行試驗失敗