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   2024-01-10 5260
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2023年1月美国国会预算办公室发布“U.S. Hypersonic Weapons and Alternatives”,该报告介绍了美国国防部当前的高超声速导弹计划,分析了美军正在开发的高超声速导弹技术部署。

1 美国防部当前的高超声速导弹计划

美国国防部公布的高超声速导弹计划包括美国陆军、海军和空军分别研发高超声速助推滑翔导弹;DARPA、空军和海军合作研究高超声速巡航导弹技术;以及导弹部件的各种研究计划。

陆军和海军分别开发单独的导弹系统,同时也在合作开发用于这些导弹的联合滑翔体——通用高超声速滑翔体(C-HGB)(图1),以及一个通用的两级助推器。

图1 通用高超声速滑翔体的描述

美陆军的助推滑翔导弹——远程高超声速武器(LRHW),计划使用集运输/竖起/发射功能于一体的(TEL)平台从地面发射。LRHW的大部分性能特征都是保密的,其射程已公开表示超过2775km。LRHW项目已经成功完成了导弹基本型的飞行测试,陆军预计将于2023年发射LRHW基本型导弹。

美海军的助推滑翔导弹也将搭载通用高超声速滑翔体,是一种中程常规快速打击(IR-CPS)海射导弹。海军最初的计划是将IR-CPS部署在弗吉尼亚级核动力潜艇上,使用弗吉尼亚有效载荷模块。该模块是一种多导弹发射器,计划安装在这些潜艇的更新版中。IR-CPS的规格是保密的,其射程预计与陆军LRHW的射程大致相同。海军计划2025年在朱姆沃尔特级驱逐舰上展示基本型导弹,2028年在弗吉尼亚级潜艇上展示全能力导弹。

美空军正在研发的高超声速助推滑翔导弹AGM-183A空射快速反应武器(ARRW)不是基于陆军和海军的通用滑翔体,而是基于DARPA开发的战术助推滑翔(TBG)飞行器(图2)。ARRW导弹射程至少为926km,其助推器将由单级固体火箭发动机组成。

图2 ARRW导弹携带的战术助推滑翔飞行器

除了以上三个项目外,美国空军和海军一直在与DARPA合作进行超声速燃烧冲压式喷气发动机研究,现在每个军种都有自己的计划来开发高超声速巡航导弹。

空军的高超声速攻击巡航导弹(HACM)计划旨在通过DARPA的高超声速吸气式武器概念(HAWC)计划开发的技术实现远程、快速打击能力。据报道,雷神和诺格公司研发的原型机飞行了500多千米,但尚不清楚超燃冲压发动机在飞行过程中运行了多长时间。

2023年,海军开展的巡航导弹开发项目是进攻性反水面作战武器增量2(OASuW Inc 2),通常称为高超声速空射OASuW(HALO)项目。文件显示,海军计划从2028年开始部署HALO导弹。

这些巡航导弹的设计规范尚未公开发布。对于高超声速(或任何)巡航导弹来说,在速度、尺寸和射程之间存在设计权衡。

除上述项目外,DARPA和各军种实验室正在资助许多与高超声速飞行相关的研究项目。例如,其中许多研究项目寻求开发技术知识或组件,以增加高超声速导弹的射程或有效载荷,或增强控制它们进行机动和瞄准的能力。

美国国防部表示,目前正在研发的高超声速导弹将分阶段研发和部署。为提高下一代高超声速导弹的射程、机动性和瞄准能力而正在进行的研究表明,国防部的最初版本将缺乏高超声速导弹的一些性能和特点。因此,美国国防部的第一代高超声速武器很可能在与导弹射程类别相关的最小射程或以下运行。这些导弹的机动能力也将受到限制,因为它们的弹道设计将使导弹上的热应力最小化。此外,国防部的第一代高超声速导弹预计不具备对抗移动目标所需的精度或传感器。

2 高超声速导弹和潜在替代方案的能力比较

为了对高超声速导弹和潜在的替代方案进行评估,美国国会预算办公室(CBO)考虑了其可能使用的场景,以及这些场景在导弹射程、到达目标的时间(响应能力)以及在不被拦截的情况下到达目标的能力(生存能力)方面所需的条件。

CBO考虑的武器系统包括海军战斧式陆上攻击系统等亚声速巡航导弹,以及美国国防部正在开发的高超声速巡航导弹和高超声速助推滑翔导弹。CBO还考虑了假想的弹道导弹,其弹头可机动,其精度与高超声速助推-滑翔飞弹的预测精度相似。

CBO随后将其武器系统列表缩小到仅能满足相关场景中对射程、响应能力和生存能力更高要求的技术。CBO分析了每种系统的特点,并估算了生产成本。

CBO估计,为了在敌方A2/AD区域有效作战,美军可能需要在1小时内打击少量目标,打击距离可能长达3000~ 5000千米。在CBO为这些类型任务研究的潜在备选方案中,只有配备机动再入飞行器(MaRV)和高超声速助推滑翔导弹的弹道导弹才能在与最具挑战性的A2/AD方案相关的严格时间限制下,结合速度和射程打击目标。

(1)与弹道导弹比较。CBO得出的结论是高超声速导弹结合了许多特性,这些特性将对旨在拦截弹道导弹的防御系统构成挑战。高超声速助推滑翔导弹的大部分飞行时间都是在大气层内进行的,因此在幸存的中段弹道导弹防御系统中,与弹道导弹相比,高超声速火箭滑翔导弹将具有优势。

弹道导弹在可预测和可探测的路径上高于大气层。如果美国的潜在对手开发了在大气层外运行的中段弹道导弹防御系统,并且成功应对对抗措施(如欺骗拦截导弹的诱饵),那么高超声速助推-滑翔导弹的潜在优势可能变得重要。

(2)与短程导弹防御系统比较。高超声速导弹通过低空飞行可以迫使与近程防御相关的地面雷达在导弹飞行的后期探测到导弹,从而缩短防御系统拦截导弹的时间,当弹道导弹接近目标时,它们的行进速度可能比弹道导弹的MaRV慢。此外,这两种类型的导弹都可以在目标附近执行预先编程的机动,使短程防御更难拦截目标。

高超声速武器也有可能对其最终目标产生不确定性。高超声速武器的低飞行姿态使其在远程雷达的视野之下难以被追踪,其滑翔时的机动能力使其路径无法预测。配备MaRV的弹道导弹也可能在飞行后期通过机动产生目标不确定性。但由于高超声速导弹可以在更多的飞行过程中机动,其目标的不确定性比MaRV更大。这种不确定性可能是一种优势,使对手更难抵御攻击。

美国目前没有部署中程弹道导弹,但美国已经掌握了操作此类导弹的技术。美国防部目前正在开发的高超声速导弹,和CBO的分析中包含的带有MaRV的弹道导弹都具有足够高的精确度,足以打击许多固定目标。然而,这两种导弹都需要改进瞄准技术(寻的导引头或其它类型的传感器),以提高其精度或使其能够打击移动目标。

3 总结

美国国会预算办公室分析了高超声速导弹的相对能力和预计成本,以及在远程快速反应武器可能有用的情况下的潜在替代方案。分析结果发现,对于A2/AD场景,具有足够射程的高超声速导弹,其速度在与近距离对手冲突的早期阶段是有用的。

然而,具有这些射程的高超声速导弹将比类似弹道导弹更昂贵,并带来更大的技术挑战(图3)。

图3 高超声速导弹及其替代方案的特点和局限性比较

高超声速武器在穿透大气层外的远程导弹防御方面可能比弹道导弹更好。然而,到目前为止,没有潜在的美国对手成功开发出这种防御系统。考虑到其成本,高超声速武器主要用于应对防御良好且对时间极其敏感的威胁。如果时间不是问题,可以使用更便宜的巡航导弹。如果目标具有时间敏感性,但没有在飞行过程中有效拦截来袭弹道导弹的防御系统,则可以使用成本较低的带有机动弹头的弹道导弹。

最后,能否充分发挥高超声速武器的潜力,将取决于未来能否成功实现目前正在研究和开发的一些改进,包括能够承受长时间飞行高温的导弹部件,如透明的通信窗口。美国国防部正在分阶段部署高超声速导弹。这些武器的早期版本将具有最低所需射程的能力,无法自主定位目标或机动应对导弹防御系统的攻击。然而,这些早期的高超声速导弹可能能够在预先计划的轨道上进行小机动,使防御系统更难追踪和拦截。进一步的改进将增加成本并具有进度延迟的风险。

本文出处

发表于:美国国会预算办公室官网

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文章转载自微信公众号:津航光电

 
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