2022年國外高超聲速空面導彈發展動態研究

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展且具有里程碑意義的一年, 世界各國在高超聲速領域經過數年的研究和發展, 孵化出多個高超聲速空面導彈項目。 其中俄羅斯的“匕首”(Kinzhal)導彈在俄烏沖突戰場上使用, 成為了首個投入實戰的高超聲速空面武器, 這也是人類武器發展史上高超聲速導彈的首次實戰應用, 標志著高超聲速導彈正式邁入實戰階段, 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熱潮的集中體現。 美國在2022年加快了高超聲速巡航導彈的研發, 其中AGM-183A導彈在歷經了三次失敗后首次成功進行了助推飛行試驗; 同時并行發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應用的國家

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超聲速戰斗機作為發射平臺, 能夠全天候在數分鐘內對2 000 km范圍內的目標實施快速打擊。 米格-31戰斗機能掛載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”導彈以航空母艦戰斗群和堅固地面設施為主要打擊對象, 在2022年俄烏沖突中已得到多次應用。

(1) 性能參數

“匕首”導彈型號為Kh-47M2, 由俄羅斯空天軍基于伊斯坎德爾-M陸基戰術彈道導彈研制而成, 彈長7.2 m, 彈徑1.2 m, 采用核與常規戰斗部, 其質量約500 kg, 飛行馬赫數可達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戰斗機的改型米格-31I戰斗機。 米格-31I戰斗機首次配備了獨特的數字系統、 電子遙控系統和機載計算機, 使飛機能在無需飛行員干預的全自動模式下進入需要的發射軌道, 擇時發射高超聲速導彈。 首批驗證機已通過了運行試驗, 并且參加了2022年初舉行的“戰略力量”演習。 米格-31K戰斗機也將繼續服役。 遠程航空兵已經組建了裝備“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設施, 國內幾個地區已經建成“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年, 于2021年12月成功結束。 俄羅斯空天軍飛行員在試驗中演練了空域巡邏, 并成功發射“匕首”導彈。 俄羅斯在北極測試“匕首”高超聲速系統, 主要為了檢驗米格-31K戰斗機及其掛載的“匕首”導彈對高寒環境的適應性。 如果該系統已經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。 目前俄羅斯把米格-31K戰斗機和“匕首”導彈部署在了南部地區, 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。 此次試驗的成功, 將極大提高俄羅斯海軍的反艦作戰以及對地攻擊能力, 尤其是打擊大型水面戰艦的能力[2]。

2022年2月, 在俄羅斯舉行的“戰略威懾力量”演習期間, 俄羅斯空天軍利用米格-31I戰斗機發射“匕首”導彈成功擊中了預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部署了一個獨立的裝備“匕首”導彈的米格-31K戰斗機航空團, 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立配置戰斗機的航空團。 新的航空團已開始執行戰斗訓練任務, 米格-31K戰斗機可以護送遠程轟炸機, 并用“匕首”導彈執行打擊任務, 使聯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戰斗機(如圖2所示)。 米格-31戰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同作戰。 俄羅斯國防部補充表示, 這些戰斗機將在加里寧格勒進行全天候戰備值守[5-6]。

圖2 掛載Kh-47M2“匕首”導彈的米格-31戰斗機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部署配備“匕首”導彈的米格-31戰斗機, 可實現在美國海軍第七艦隊的防空火力范圍之外發動打擊, 從而獲得了戰略優勢[7]。

俄羅斯“匕首”導彈試驗的連續成功和部署版圖的不斷擴展, 向外界展示該武器的優良性能, 也意味著俄羅斯在該領域將繼續保持相對軍事優勢。

(3) 實戰應用

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, 彈藥庫發生爆炸并起火, 建筑被摧毀(如圖3所示)。 此次作戰行動, 既是“匕首”導彈的首次實戰, 也是人類歷史上高超聲速導彈的首次實戰。 驗證了“匕首”導彈打擊地下堅固設施的有效性[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”導彈系統摧毀烏克蘭武裝部隊在尼古拉耶夫地區的大型燃料和油料儲存基地。 該基地此前為烏克蘭南部戰區的裝甲車供應主要燃料[9]。

2022年4月11日, 俄軍第三次發射“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, 位于維尼茨地區的烏克蘭導彈預警系統失效, 并分析“匕首”導彈的技戰術性能使得烏克蘭防空反導設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戰斗機和“匕首”高超聲速導彈[11]。

2022年11月7日, 烏克蘭境內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戰斗機承擔了此次轟炸任務, 期間共發射4枚“匕首”導彈, 集中摧毀了包括彈藥庫和油料庫等在內的3處烏克蘭軍方重要目標。 蘇-57戰斗機的內置主彈艙比較狹小, 不具備內埋裝載“匕首”導彈的條件, 外掛必然會影響蘇-57戰斗機的隱身性能。 對此有分析指出, 俄羅斯未來很有可能將研發小型“匕首”導彈[12-13]。

2022年, 俄軍在俄烏沖突中數次發射“匕首”導彈, 該導彈以極強的突防性能完成任務, 實戰效果突出。

(4) 未來應用

俄羅斯正在升級圖-22M3遠程轟炸機和圖-160戰略轟炸機, 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遠程轟炸機是在戰略和遠程航空飛機系統大規模改進計劃的框架內研制的。 在改進過程中, 該飛機配備了基于國產組件的先進數字航空電子系統, 大大提高了飛機系統的作戰能力, 包括提高戰術效率和提供更大的作戰半徑。 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北部墜毀, 導致6名消防員受傷。 現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, 因此這應該是一枚發動機未能點火、 發射失敗而墜毀的“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》網站對Kh-95導彈研制原因、 導彈關鍵性能指標、 搭載平臺存在的問題進行了預測分析。 分析指出Kh-95導彈的射程將超過5 500 km, 搭載平臺為經過改進的圖-160M轟炸機、 圖-22M3M轟炸機和PAK DA“使者”轟炸機[18]。

據悉, 2022年該項目的試驗設計工作進展很快, 這一導彈已經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、 試驗使用載機型號和項目的其他細節嚴格保密。 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、 形成戰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動機技術, 注重小型化, 首次采用大氣層內可控高超聲速飛行技術, 由彩虹機械制造設計局負責研制, 可裝備圖-22M3轟炸機和蘇-34戰斗轟炸機。 “銳利”導彈一旦部署, 將使俄羅斯繼續保持高超聲速武器領域領先地位, 成為其新型常規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斗群[19]。

1.4 “幼蟲”-MD高超聲速武器系統

2021年, 俄羅斯表示正在為蘇-57戰斗機開發“幼蟲”-MD(Larchinka-MD)高超聲速武器系統。 該武器的主要研制單位是俄羅斯戰術導彈集團(KTRV), 作為首個可內埋在第五代戰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武器系統設計掛載在蘇-57戰斗機內置彈艙內, 其動力裝置采用“產品70”沖壓發動機。 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年該產品仍處于原型設計階段, 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, 但與實戰化還有距離。 美國國防部已將研發高超聲速武器列為高優先級任務并增加研發資金, 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力度以及加快研制進度, 盡快實現高超聲速打擊能力。

2022年2月3日, 美國國防部與超過12家防務承包商開展了線上視頻會議, 要求各承包商加快發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勢[21]。

2.1 AGM-183A高超聲速導彈(空射快速響應武器ARRW項目)

美國AGM-183A高超聲速導彈, 是一款由美國洛克希德·馬丁公司研發生產的機載空射高超聲速導彈, 同時也是美國空軍“空射快速響應武器”(ARRW)項目的直接產物, 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“戰術助推滑翔”(TBG)項目的一個延續, 于2018年正式啟動, 旨在依托TBG項目取得的成果, 為美國空軍發展一款可供戰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

據最新披露信息, 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, 平均飛行馬赫數為6.5～8。 導彈的頭部整流罩內, 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計, 呈楔形構型, 尾部還帶有兩個小側翼(如圖5所示)。 滑翔體整體質量約68 kg, 裝有高爆鎢制破片殺傷戰斗部, 并采用近炸引信方式打擊目標, 最大飛行馬赫數約10, 射程大于926 km。 AGM-183A導彈的作戰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導彈將優先裝備B-52H, B-1B和B-2等戰略轟炸機, 后續也可裝備于F-15EX戰斗機。 該導彈可同時裝備于轟炸機和戰斗機平臺, 根據不同機型實現機身外掛或內置武器艙, 將極大提升美國空軍的作戰能力。 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。 但由于其配備的戰斗部較小, 在打擊一些陸上或海上的加固目標時, 會出現毀傷能力不足的情況。 AGM-183A導彈采用了戰術助推滑翔(TBG)項目技術。 這兩個項目共享了楔形的高升阻比布局, 但助推發動機并不相同[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, 實彈發射飛行試驗經過幾次失敗后, 也取得里程碑式進展[25]。

2022年1月27日, 美國國防部作戰試驗鑒定辦公室(DOT&E)發布了年度報告, 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和作動器故障。 同時還表示美國高超聲速試驗能力存在大量缺陷, 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、 外軍導彈防御系統替代品、 可以評估美國高超聲速防御系統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合飛行活動在有效性、 適用性和生存能力方面并沒有產生足夠多的數據, 不能支持活動從第1階段(即通用滑翔體飛行性能和任務局限性試驗)轉移到第2階段(即作戰演示驗證試驗)。 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、 目標區域和試驗支持設備, 導致AGM-183A導彈的試驗進度出現推遲[26]。

2022年3月, TBG項目驗證彈秘密完成試射。 DARPA拒絕透露關于本次TBG原型彈試驗的任何細節。 但2023財年的預算要求文件表明, 本次試飛中的部分或全部系統沒有達到預期[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“預期時間”燃燒, 將導彈加速到至少馬赫數5, 但滑翔體是否與助推器分離、 滑翔飛行等細節未透露。 另據報道, 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轟炸機連續發射4枚AGM-183A導彈想象圖。

圖6 B-52H轟炸機連續發射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據, 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, 并在防區外擊中目標。 隨著ARRW項目助推器試驗階段的結束, 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范圍。 美國空軍沒有透露當天飛行試驗的細節[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域成功引爆戰斗部。

美軍高超聲速導彈適配平臺改裝工作與導彈研發同步進行。 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) 未來發展

2022年4月, 根據美國空軍披露的2023財年預算信息, 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, 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導彈的發射試驗再次失敗。 美國空軍負責人在戰術航空組預算聽證會透露AGM-183A ARRW項目或將在最后2枚全備彈完成飛行試驗后終止, 并表示鑒于該導彈的表現, 美國空軍可能會將高超聲速武器發展重點轉向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外對面攻擊武器, 飛行馬赫數約6, 射程近1 000 km, 配備超燃沖壓發動機, 搭載平臺可能為F-15EX戰斗機或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, 實現以較小的推力維持高超聲速飛行; 推進系統采用雙模態超燃沖壓發動機, 可在亞燃、 超燃+亞燃以及超燃等不同模態下工作, 高馬赫數時推進性能佳。

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的開發和演示。 該導彈采用吸氣式超燃沖壓發動機。 美國國防部在合同授予公告中表示, 合同任務是通過基于模型的關鍵設計審查、 鑒定、 集成、 制造和測試, 以便為HACM系統的設計、 研發和最初交付提供保障, 這項工程預計于2027年3月完成, 合同期內將交付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

美國空軍希望優先考慮將該導彈與F-15E戰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開發吸氣式超燃沖壓發動機系統, 并表示這項技術可能會應用于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財年預算申請中, 將2022財年首次披露的“進攻性反水面戰武器增量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斗機的新型高超聲速巡航導彈。 據悉, 美國海軍HALO導彈飛行馬赫數至少達到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”戰斗機等, 預計2028財年投入使用。

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

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

據2023財年預算信息, 美國海軍將通過OASuW可選方案分析、 原型設計及技術演示驗證, 有針對性地成熟分系統技術, 并對組件和全尺寸原型進行設計。 2023財年, 美國海軍將依托多個供應商成熟關鍵設計, 完成系統需求審查, 并進行武器數據鏈(WDL)分系統開發。

HALO項目采辦策略將根據成本和基于任務目標的性能參數確定采辦計劃, 旨在為作戰人員提供經濟可承受性打擊能力。 美國政府將遵循競爭性、 分階段原則, 初期側重于系統概念、 基于模型的系統工程(MBSE)、 初步設計、 技術開發及技術集成; 后期再選取合適報價方, 授出下一步合同, 繼續進行詳細的設計和生產。 這項工作將使用數字工程和基于模型的系統工程實踐進行需求確定、 設計、 貿易研究及分析, 并完成未來作戰條件下的系統鑒定、 組件/分系統試驗、 制造和維護的相關技術規劃。

在經費投入方面, 根據2023財年預算文件, 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能力上, 美國海軍明確HALO是作為進攻性反水面戰武器(反艦導彈)的發展型號, 即作為LRASM的后續型號, 因此其首款空射高超聲速巡航導彈應該具備末制導能力[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)發布了“嘯箭”空射高超聲速巡航導彈項目征詢書, 旨在開發驗證一型由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成果的基礎上進行有限改進, 快速研發出達到技術成熟度(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”項目的設計技術指標:

(1) 搭載兩種不同類型的戰斗部;

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

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

(4) 轉運箱尺寸限制: 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、 巡航體發動機啟動、 巡航體加速到巡航狀態、 巡航體處于巡航狀態、 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[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、 燃燒效率優勢的旋轉爆震發動機技術, 設計和演示一型以旋轉爆震發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。 該系統能夠在反介入/區域拒止(A2/AD)環境中實現高超聲速、 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計和一些有限試驗; 第二個階段將最終完成設計并進行系統的全面飛行試驗。 該通告是在美國國防部對旋轉爆震發動機技術進行了長達兩年的研究和試驗之后發布的。 圖8為DARPA公布的“牌王”導彈發射的想象圖。

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

旋轉爆震發動機的特點在于發動機重量更輕、 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, 并且該技術可以使高超聲速武器的價格更加低廉。

雖然公告公布細節較少, 但相關信息依然指向了美國國防機構目前所面臨的具體挑戰。 例如提到“牌王”導彈在“反介入/區域拒止”環境中的使用, 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動機的HyFly2高超聲速導彈。 在公布的概念圖里, F/A-18F戰斗機掛載SPEAR和HyFly2高超聲速導彈, 如圖9所示, 每架F/A-18F 戰斗機可掛載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計效果圖。 波音公司稱, HyFly2開發處于系統需求審查階段, 正致力于降低推進系統風險, 隨后將進入初步設計審查階段。

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

2.7 小 結

隨著美軍助推滑翔高超聲速導彈研發的屢屢受挫, 以及吸氣式高超聲速導彈技術的不斷突破, 美軍或將重新審視高超聲速導彈發展路線, 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。 雖然這些導彈的設計規范尚未公布, 但其在速度、 尺寸和射程之間存在設計權衡。 美國空軍目前更傾向于發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投入, 將其作為技術儲備, 應用于其他裝備的開發與更新換代上。

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的研究項目, 如尋求開發技術知識或組件, 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 發展特點與趨勢

3.1 實現高超聲速空面導彈實戰化的發展里程碑

近年來, 隨著高超聲速武器研發關鍵技術的突破, 高超聲速武器已逐步由設想變為現實。 美俄等大國近年來在該領域都有所發展和突破。 而俄羅斯的“匕首”導彈無論是研發還是實戰部署, 無疑都走在了前面, 實現了該領域的非對稱戰略優勢。 2022年, 在俄烏沖突中, 俄軍空中發射“匕首”導彈成功打擊了敵方地面軍事目標, 實現了人類歷史上高超聲速空面導彈的第一次實戰記錄。 實戰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域工程研制項目經費總體上呈增長態勢, 與之形成對比的是DARPA的預研項目經費呈下降趨勢, 表明美國將更多的經費投入能夠實戰化的型號領域。

3.2 高超聲速空面導彈的發展應面向打擊時敏移動目標

對高超聲速空面導彈作戰的典型應用是在對抗環境下對其“反介入/區域拒止”體系關鍵節點實施打擊。 這些關鍵節點除了預警雷達、 指控中心等高價值固定目標, 還包括機動式彈道導彈發射車、 遠程防空系統、 航空母艦等高價值時敏移動目標。 目前, 國外不管是已實戰部署的, 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來說至關重要。 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, 其發展動向值得高度關注。 美國國防部目前開發的高超聲速空面導彈的設計足以打擊固定目標。 但還需要改進瞄準技術(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計趨于遠程化

現代防空系統、 殲擊/截擊機的作戰半徑在不斷增長, 使用遠程轟炸機發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。 為了取得制空權, 贏得對敵作戰行動, 需要研制射程、 速度雙優的新型機載導彈武器。 增加高超聲速導彈的射程在現代戰爭中極其重要, 射程更遠意味著可在敵軍防區外發起攻擊, 自身發射平臺的安全性將得到顯著提高。 例如, 俄羅斯空天軍研發的Kh-95導彈, 就可以將轟炸機戰斗使用效能風險降到最低。 超遠程高超聲速導彈能夠將敵人最先進的地空導彈、 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斗機平臺, 實現更加靈活的部署, 提供更多的整體作戰能力。 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、 平臺質量好, 所以其發展重點還是空射型。 為了讓高超聲速空面導彈與更多的優質平臺兼容, 小型化和輕量化設計成為趨勢。 2022年, 美國空軍首次開始研制可與戰術飛機兼容的小尺寸空射高超聲速導彈, 也積極發展相關技術。 例如, 美軍研發具有更高效率和更小質量的旋轉爆震超燃沖壓發動機, 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斗機的內置彈艙, 顯著增加空面突防能力, 實現近距快速精準打擊各類地面水面關鍵目標。 同時, 其小型化、 輕量化也在為未來量產后的低成本化打好基礎。

3.5 高超聲速空面導彈呈現多平臺、 多射程系列化發展

高超聲速導彈由于其飛行速度快、 突防能力強等優點, 已被各國列為空面武器發展重點項目。 目前俄羅斯處于世界領先地位, 并不斷擴大其在該領域的發展版圖, 研發不同射程的導彈與更多樣化的平臺集成。 其隱身戰斗機配備近距“幼蟲”-MD導彈, 同時為米格-31戰斗機裝備中遠程的“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, 為戰斗機研發HACM導彈, 為艦載戰斗機研發HALO, Hyfly2和“嘯箭”等導彈, 為第四代戰機研發“牌王”導彈。 雖然目前還沒有取得里程碑式進展, 但多平臺、 系列化發展已初見端倪。

4 結 束 語

高超聲速武器與傳統的聲速/亞聲速武器相比, 具有天然的優勢, 其在毀傷性能、 作戰空間、 作戰效能等多個領域都有著大幅度突破。 可以預見, 在未來戰爭中, 高超聲速武器的地位將會進一步提高, 其對于整體戰場態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揮其速度快、 航程遠、 部署靈活等優勢, 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, 美國在該領域的技術積累深厚, 人才充足, 軍工體系完善而先進, 資金更是雄厚。 未來如何發展, 讓我們拭目以待。