应冷静看待国产高超音速武器

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HTV-2与运载火箭分离瞬间的想象图

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美国的报道

根据美国“自由灯塔”网站1月13日的报道,我国1月9日成功进行了一次高超音速飞行器试验。美国防部发言人证实了这次试验,但拒绝提供试验的详细信息。这种新的高超音速飞行器的试验成功,是中国战略核力量发展的一个重要里程碑。根据部分官员的讨论,美国探测到这种高超音速飞行器的飞行,它在近空间高速滑翔的速度可达10倍音速。据称美国国防部已经将这种高超音速飞行器命名为WU-14,考虑到这次试验从山西五寨发射,WU很可能就是五寨的缩写,而14可能表示这是五寨发现的第14种导弹。

根据比尔・戈茨文章的详细内容,五角大楼发言人还表示,这是(美国)对外国防务活动的例行监控,不过我们不会就此发表评论。我们鼓励(中国)增强其防御投资和目标的透明度以防止误判。比尔・戈茨的文章接下来就高超音速武器做了简短的介绍,文章还对我国高超音速飞行器做了评论。中国军事事务专家马克・史托克斯称中国正在研发两个高超音速飞行器项目,它们都属于远程战略武器系统,上周测试的很可能是一种助推滑翔飞行器,它使用导弹发射。据称中国还在研制一种超燃冲压发动机推进的高超音速飞行器,它可以独立发射或是从轰炸机上发射。史托克斯还表示,助推滑翔的高超音速飞行器理论上可以用来对抗现有的弹道导弹中段防御系统,这将对美国的弹道导弹防御系统构成挑战,因此美国弹道导弹防御系统着眼于拦截弹道导弹,对大气高层滑翔的飞行器拦截效能很差。

应冷静看待国产高超音速武器

在猎鹰计划下发展的高超音速载具构想

文章的结尾,美国军事分析家里克・费舍尔称中国正在研制高超音速武器和其他与美国全球快速打击项目类似的武器,还在建设其他支持全球力量投射的战略军事力量。他还认为美国应该从历史吸取教训,对于一个偏执妄想狂的共产主义独裁政权,不论你对他多么好,他都会努力追求最强大的(军事)力量来维持他的地位。费舍尔称美国应该放弃中美军事交流和军控谈判的努力,转而追求有选择的建立军事优势,在2020年及更远的时间段对中国进行威慑。他同时还对美国政府痛心疾首,认为本届政府没有认识到中国军事力量增长的挑战,言外之意是本届美国政府应该“幡然悔悟”,停止削减防务预算和军备的做法,加大防务投入,应对中国军事力量的挑战。费舍尔的话充满了意识形态的偏见,如果回顾历史,不论你对他多么好,他都会努力追求最强大的(军事)力量来维持他的地位,正是美国的绝佳写照,看来美国一定是一个受迫害妄想狂主宰的共产主义独裁政权了。

由于高超音速飞行器在军事上的广泛影响,美国众议院的武装部队委员会(HASC)也对这次试验表示了关注。1月13日,武装部队委员会主席霍华德・巴克・麦克科恩牵头通过了声明,声明称美国削减防御预算的同时,包括中国在内的其他国家正在迎头赶上,中国的这次试验表明在某些情况下他们已经超越了美国,这不利于太平洋地区的和平与稳定。声明还痛感美国过去30年在军备问题上的摇摆,以至于延迟了军备的更新,导致现在大量军备硬件仍是里根时期的产品。声明还指出亚太地区正在迅速成为一个火药桶,允许那些不赞同美国尊重自由和开放贸易(价值观)的国家获得对美国及其盟国的战略优势,将导致点燃(亚太地区)火药桶的时间日益临近。我们很容易发现美国众议院声明的参与者无一例外都是共和党议员,因此中国威胁论的强调也就顺利成章了。公允地说,亚太地区局势的紧张,主要源自美国重返亚洲的战略和对日本不断突破下限的默许和支持。至于自由和开放贸易的价值观,难道美国不是已经举起了公平贸易的大旗对抗中国和德国坚持的自由贸易么,老派共和党议员们看来还活在过去。

中国高超音速飞行器的试验情况

弹道导弹尤其是核洲际弹道导弹一直到今天也是国际战略平衡的基石,但随着以美国为代表的各军事强国竞相发展弹道导弹防御系统,纯弹道式导弹的突防能力在未来将受到明显的削弱。美苏等军事强国都不约而同的开始研制具备机动能力的弹头,其中美国在20世纪80年代就部署了具备再入机动能力的“潘兴II”型中程弹道导弹,苏联的9K714”奥卡”型短程弹道导弹也具备机动能力,9K714导弹并非纯弹道式飞行,而是拥有较为平直的滑翔弹道并在末端从天顶方向攻击目标。我国也跟踪美苏的先进技术方向,先后研制了具备再入机动能力的DF-15B、DF-21C等中短程弹道导弹。美苏两强还研制了具备再入机动能力的洲际导弹弹头,如美国海军研制的MK500型再入机动飞行器和接下来研制美军的先进机动再入飞行器(AMaRV)。虽然这些再入机动洲际导弹弹头并没有服役,但为后来的高超音速滑翔飞行器的研制积累了技术经验。我国在攻克中短程弹道导弹弹头再入机动技术后,也随之开展了速度更高、滑翔距离更远的高超音速助推滑翔飞行器的研究,最终在2014年进行试验并被美国军事情报机构公诸于天下。

根据疑似本次发射的航行通告(NOTAM)和发射地点判断,我国的这次高超音速飞行器试验是从山西太原卫星发射中心(位于山西省忻州市岢岚县,又因靠近五寨县被外媒称为五寨导弹实验基地)发射的,美国“自由灯塔”网站报道文章指出飞行器由洲际导弹(ICBM)发射,不过对照文中(高超音速飞行器)最高10马赫的速度,两者是自相矛盾的。考虑到我国的洲际导弹数量少,而生产型DF-31或DF-31A导弹都没有达到预定使用寿命,这次试验使用洲际导弹做助推的可能性不大,如果结合10马赫左右的速度,我国的高超音速试验应该是使用中程弹道导弹作为运载工具发射的。需要指出的是,美方所言的最高10倍音速很可能只是约数,表示10倍音速级别的速度而不是10马赫的具体数字。

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HTV-2试射飞行路线图

10倍音速级别的高超音速飞行器并非我国首创,美国虽然20倍音速级别的HTV-2两次试验均以失败告终,但美国陆军的先进高超音速武器(AHW)2011年的试验却获得了成功。AHW使用战略靶弹系统(STARS)发射,而战略靶弹系统本身是美国海军的潜射二级北极星导弹加上一个第三级固体发动机的产物。从美国导弹防御局的飞行试验看,战略靶弹系统的有效射程约为3000多千米,2011年11月17日AHW的试验中,战略靶弹系统之夏威夷州考艾岛上的太平洋导弹靶场发射升空,AHW自战略靶弹系统分离后,再入高速滑翔最终击中了距离发射场约3700千米、位于太平洋夸贾林环礁的美军里根靶场的目标。美国陆军兵没有透露AHW试验的细节,但从五角大楼发言人小于半小时的飞行时间看,飞行器平均速度约为2千米/秒,再考虑战略靶弹系统的加速能力,AHW的最大飞行速度也就是10马赫级别,和我国WU-14高超音速飞行器相近。根据美国陆军的资料,AHW同样是助推滑翔类型,也同样有再入-拉起的转弯动作,但AHW是双锥体外加四片控制翼面的气动外形与HTV-2飞行器大相径庭。考虑到美国陆军的AHW此前公开资料很少,国内的跟踪也着重于HTV系列飞行器,虽然美国陆军的AHW路线更符合我国在DF-21C再入机动弹头基础上的进一步发展,但我国的WU-14高超音速飞行器多半还是更类似于HTV-2高超音速飞行器,选用了三角形乘波体的气动外形。

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HTV-2在高超音速环境下进行姿态控制技术尚不成熟,两次试验均失败

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HTV-2飞行的阶段划分,两次试验出现失败均出现在拉起段(Pull-Up Phase)

根据美国DARPA公开的信息,HTV-2高超音速飞行器的两次试验HTV-2a和HTV-2b都在9分钟左右的拉起段出现问题,分别导致气动失控和热防护系统损伤,尚未转入平飞过程就任务失败。美国陆军的AHW同样要进行再入-拉起机动,但由于速度较慢难度指数级降低,2011年底的首次试验就大获成功。从HTV-2和AHW的对比看,10倍音速级别的高超音速飞行器的气动控制难度要低得多,我国WU-14高超音速飞行器试验成功,说明我国在助推滑翔型高超音速飞行器领域接近了AHW的水平。

综合各方面消息,我国的这次高超音速飞行器试验很可能使用退役或现役的中程弹道导弹作为助推火箭,释放一个类似HTV的三角形乘波体高超音速飞行器。这个被美国情报机关称之为WU-14的高超音速飞行器的最高速度为十几马赫,正好对应典型2800~3500千米射程中程弹道导弹再入大气层的速度。如果我国的WU-14使用类似美国HTV-2高超音速滑翔飞行器的控制策略,WU-14再入后同样会有一个类似的再入-拉起转弯的过程,在这个过程中降低飞行速度后再转入近平衡的平飞滑翔段。典型的助推滑翔高超音速飞行弹道中,助推火箭发射到高超音速飞行器分离需要不短的一段飞行距离,随后飞行器再入拉起改平又要一定的飞行距离,然后转入平飞滑翔段,飞行末端最后横滚倒飞下压冲向地面。从我国导弹测试的实际情况看,WU-14自山西五寨发射后只能向西飞行,最后受控飞行中止冲向地面的位置可能是库尔勒地区靶场或是和田地区靶场。

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比HTV技术指标低的AHW计划则非常成功

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AHW使用弹道导弹作为运载工具

即使WU-14高超音速飞行器的最终落点是新疆和田地区民丰县的靶场,但从山西岢岚到新疆民丰的飞行距离也仅有2500千米,远不能和HTV-2两次飞行超过5500千米的飞行距离相提并论,对比AHW的3700千米射程也要大为逊色。如果说我国的远程和洲际弹道导弹可以通过高低弹道的多次测试基本模拟全程试射的飞行情况的话,助推滑翔类型的高超音速飞行器就大有不同了。即使能通过高弹道尽可能压缩主动段的飞行距离,但再入拉起和近平衡平飞滑翔的距离是很难缩短的。虽然难度可能低于再入-拉起-改平的复杂机动,但这段从高超音速到超音速逐渐减速的受控滑翔过程,飞行器气动和控制上有很大差别,很容易出现控制失稳的问题,导致飞行器失控甚至解体,长时间高超音速飞行的高温高压也对飞行器的热防护系统提出了很高的要求。

由于国土疆域的限制,我国的高超音速飞行器要么再入速度较低正常飞完全程,要么高再入速度并转入滑翔后,在较高的速度下就受控冲向地面坠毁。如果选择前者的话,我国只能试验速度较低、滑翔距离较短的高超音速飞行器,高超的成色大打折扣;如果选择后者的话,即使试验成功也只能验证飞行器气动和控制律在较高速度下的表现,在较低的速度下是否适用却是未知数。即使两次试验分别验证较高速度和较低速度的高超音速飞行,但正常的全程高超音速滑翔前段会经历高温高压的考验,这是使用中短程导弹直接试验较低速度的高超音速滑翔所无法模拟的。从这个角度看,我国WU-14高超音速飞行试验成功的水准不宜高估,美国人所谓“领先”,不过是例行的夸大和捧杀,如果WU-14是由DF-21A或是性能更好一些的中程弹道导弹发射的话,导弹关机速度约4.5千米/秒,WU-14的再入速度还要略低于这个数字,转入滑翔段的速度更低一些,考虑到它类HTV-2的乘波体外形的升阻比应该高于美国陆军的AHW,全程飞行距离应该和AHW相近,但实际飞行试验的距离恐怕远小于此,这次成功的成色还是要略逊色于2011年AHW的成功试验。

中国高超音速飞行器的意义

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DF-15B虽然具备精确制导能力,但仍属于传统弹道导弹,越来越容易遭到拦截

无论水平多高,WU-14的这次试验毕竟拉开了我国助推滑翔型高超音速飞行器进一步试验的序幕。从短程DF-15B的再入机动弹头,再到中程DF-21C的再入机动弹头,直到今天的WU-14高超音速滑翔飞行器,我国在高超音速气动控制领域步步前进。DF-15B的出现,初步解决了高精度打击数百千米外目标的问题,DF-21C则使我国具备了精确攻击上千千米距离上的目标的能力,但这些高精度机动再入弹头的导弹仍无法满足未来高科技局部战争的要求。DF-15B和DF-21C毕竟是传统的弹道导弹,只不过再入后进行了较短时间和距离的机动飞行,而且弹头的机动能力主要是为了在末制导段提高命中精度,为了进行主动制导弹头再入拉起的过程中大幅度减速,如DF-21C就从再入之初的十几马赫降低到7马赫左右。面对美国海军的SM-3导弹和美国陆军的THAAD导弹,无论是DF-15B还是DF-21C导弹的突防能力都受到了不小的挑战,SM-3可以在飞行中段对DF-21C等导弹进行拦截,而THAAD可在中段和末段高层进行拦截。THAAD有效射高覆盖从40~150千米,而40千米恰好是再入机动弹头第一次拉起典型的高度,此前弹头基本按程序处于弹道下降状态,或者说基本没有机动能力,对THAAD反导系统来说它和普通无机动能力的弹道导弹弹头的区别,恐怕就是它的体积和雷达反射截面积更大,更容易探测跟踪和拦截。

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助推滑翔高超音速飞行器的飞行特征让它极难被现有反导武器探测和拦截

以WU-14为代表的助推滑翔高超音速飞行器,虽然再入速度上比DF-21C的再入机动弹头并没有多大提高,但它可以在中高层大气层进行上千千米的远距离高超音速滑翔,大大加强了突防能力。WU-14等助推滑翔类型的高超音速飞行器的突防优势主要表现在三个方面:一方面它基本在大气高层飞行,飞行高度仅有40~60千米,末段高度可能只有20多千米,极大的影响了传统弹道导弹防御系统的早期预警雷达的探测能力,以美国铺路爪为代表的早期预警雷达对远程和洲际导弹的探测距离高达数千千米,但对数十千米高度飞行的WU-14探测距离只有数百千米,美国正在建设的弹道导弹防御系统对这类飞行器的防御效果就不得不大打折扣了;另一方面由于它在大气层内受控飞行,可以通过改变攻角改变升阻比,通过控制倾侧角进行横向机动,相比传统弹道导弹呆板的弹道,具备了不错的机动能力,加上高超音速的速度,对其拦截的难度也是指数型上升,进一步削弱了传统弹道导弹防御系统的拦截能力,或者说高超音速滑翔飞行器显著提高了突防能力;此外高超音速滑翔飞行器还可以结合传统弹道导弹使用,在弹道末段再入后进行远距离滑翔,这样的结合虽然提高了飞行中段被拦截的危险,但大幅度提高了导弹的实际射程,对苦于导弹射程不足的我国来说有很大的实际价值。

目前的WU-14高超音速飞行器如果由DF-21系列导弹发射,其有效射程可以增加1000千米以上,对应DF-21A约2800千米和DF-21C约1800千米的射程,使用WU-14飞行器作为弹头后导弹的射程可以增程到约4000千米和约3000千米。高超音速滑翔飞行器的增程,将使我国原来射程有限的DF-21系列导弹将美国在西太平洋的战略支撑点关岛纳入射程,我国的反舰弹道导弹射程也进一步增加,几乎覆盖了整个菲律宾海,或者说打击范围覆盖到整个第二岛链,从而显著提高了我国的反介入/区域拒止能力,进一步提高了美国航母打击群干涉我国军事行动的成本。

高超音速飞行器不仅在战术上具有巨大的价值,未来在战略方面具有更显著的意义。如果未来WU-14后续型号高超音速飞行器能循序渐进的做到美国HTV-2的设计指标的话,JL-2导弹使用这样的高超音速飞行器有效射程可以增加4000千米以上,并具备上千千米的横向机动能力,不仅有效射程可以完美的覆盖美国本土,而且提高了穿透美国陆基中段防御系统、海基中段防御系统和THAAD等陆基末段高层防御系统的突防能力,有效的加强我国二次核反击的实际威慑能力。

文:张雪松/Nemo

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标签: 兵器谱

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