凤凰军事出品

美国研发高超音速武器 谋求“全球快速打击”

2018-10-19 14:21:46 凤凰网军事 猴子的救兵

目前尽管美军已将高超音速弹药列入现役,但实际效果却不得而知。

作者:猴子的救兵

众所周知,高超音速飞行器,通常指的是在地球大气层中运动速度大于五马赫(约5000-25000千米/小时)的飞行器。

近年来,为了保持对中俄的战略优势,美国加紧研发高超音速武器,各种计划层出不穷。

大部分目前在研的项目始于2001年,当时小布什当局提出了“全球快速反应常规精确武器系统”概念。针对这一系统,2003年美国国防部提出了新的作战构想-“全球快速打击”。并认为,全球快速打击武器一方面可以在最短时间内惩罚“侵略者”,或者对地球上的任何地点实施先发制人的打击;另一方面,可以减少美国军事基地的数量,节省经费。

关于“全球快速打击”的讨论已经持续了多年,也进行了科研试验设计工作,具有试验-展示性。美国各大公司、研究机构、陆、海、空军、国防未来研究局、国家航空航天局、各大学都参与了上述工作。

起初“全球快速打击”计划被束之高阁。科研项目的优先性,主要是计划拨款,取决于当政者的心情。奥巴马总统当政期间,科研计划的中心从全球转向地区。但是,2016、2017年,中国、俄罗斯成功试验了军用高超音速飞行器,引起了美国对“全球快速打击”系统的再次重视。

分析美国的高超音速计划相当困难,因为密级很高。关于美国高超音速飞行器的信息少之又少。国家航空航天局网站上只有一些零星的信息,主要来源是远离航空业专家、军人、政客、记者的描述。对于高超音速军事计划的任何信息,应该采取谨慎、批判的态度。

一、高超音速打击系统

通过对“全球快速打击”计划的分析,可以看出HGV(高超音速滑翔飞行器)优于HCM(高超音速巡航导弹)。这可以理解,因为制造高超音速洲际巡航导弹,显然比在现有的洲际弹道导弹系统中加入“无发动机的”高超音速滑翔飞行器复杂得多。

美国三大军种:陆军、空军、海军对“全球快速打击”构想趋之若鹜。

海军起初建议将潜艇上的“三叉戟”洲际弹道导弹核弹头替换为常规弹头。这一建议最符合逻辑、造价低廉、技术上马上就可以实现。却未能实现,主要是俄罗斯反应相当强烈,国际条约禁止在洲际弹道导弹上安装常规弹头。原因显而易见:即使发射常规洲际弹道导弹也可能引起核大战。导弹发射后,被攻击的一方无法判断是常规弹头,还是核弹头。很有可能,使用核弹头洲际弹道导弹进行迎击。

作为“全球快速打击”的一种方案,美国陆军提出“未来高超音速武器”AHW(先进的高超音速武器)- 带尾翼的锥形HGB(高超音速滑翔机)。通过压缩氮气建立短时脉冲,HGB在轨迹中可以实现有限的机动。通过机械破坏消灭目标,即AHW/HGB是动能碰撞武器。

2011年11月,借助STARS火箭,这一飞行器从夏威夷群岛的地面发射系统向夸贾林环礁靶场完成了首次发射。试验大获成功-经过30分钟飞行后,飞行器摧毁了距发射点3700千米的目标。2014年8月,从阿拉斯加向夸贾林方向进行了第二次发射,却以失败告终:飞行的第4秒钟运载火箭爆炸。

第二次发射失败导致AHW项目中止,然而2017年秋又进行了第三次试验发射。这一次不是美国陆军,而是海军从夏威夷群岛进行了发射。海军重返高超音速武器竞赛。计划于2020、2022年再进行AHW/HGB飞行器的试验飞行。目前宣称AHW飞行器研制工作的主要目的是为“三叉戟”洲际弹道导弹研制高超音速弹头,其载艇是“弗吉尼亚”和“俄亥俄”弹道导弹核潜艇。

与其他军种相比,美国空军对“全球快速打击”更加痴迷。早在2003年,就赋予美国空军战略司令部下列任务:负责全球打击系统的信息保障与集成,筹划和实施全球精确制导武器的打击。

多次使用无人飞行器FALCON(来自美国本土的力量运用与投射)就是“全球快速打击”的方案之一。要求这一飞行器保证起飞2小时后消灭距驻扎地点15000-17000千米的目标。FALCON飞行器的最大速度是10马赫,有效载荷重量5400千克,再次起飞的准备时间是12小时。FALCON计划的总承包商是洛马公司,研制工作由美国空军和国防未来研究局负责。FALCON系统计划于2025-2035年开始部署。

由于诸多原因,美国不得不收敛雄心,把FALCON计划分为两个子计划。而且任何一个子计划的目的并非建造接近于宣称飞行技术性能的FALCON飞行器。

子计划“任务1”建造小型运载火箭SLV,用于将重达450千克的有效载荷送入高度180千米的轨道。

在“任务2”框架内,开展高超音速试验飞行器HTV的工作。在HTV-1和HTV-2上,计划试验可多次使用打击系统的一系列结构-技术决策,即FALCON的初始方案。HTV-3是高超音速巡航导弹的原型弹,飞行速度将达到10马赫。

2010年首次发射失败后,HTV-1工作不得不暂停;失败原因-机翼前沿与升力体前缘脱落。

根据国防未来研究局的订货,洛马公司制造了两架HTV-2飞行器。HTV-2没有配备动力装置,但是与经典的洲际弹道导弹弹头有所不同,配备先进的导航系统,飞行速度很快,仅仅依靠动能就可以消灭目标。2010年4月,从范登堡导弹基地对夸贾林环礁靶场发射了有效载荷是HTV-2飞行器的“弥诺陶罗斯Ⅳ”火箭。与火箭分离9分钟后,飞行器解体。2011年8月,完成了第二次飞行,遥测工作只进行到第20分钟。两次飞行任务均以失败告终。随后对HTV-2的拨款大幅缩减,到2016年几乎停止。

与HTV-2相比,HTV-3作为巡航导弹,重量尺寸更大。

HCM领域的研究主要是早在1997年就已启动的波音公司和国防未来研究局的ARRMD(廉价快速反应验证导弹)计划。由于动力装置的设计问题,ARRMD计划于2001年中止。ARRMD导弹的继承者是HyFly(高超音速飞行验证)计划。ARRMD和HyFly导弹是通用搭载(可以从地面发射装置、舰艇和战术航空兵飞机发射)武器系统的原型。1000千克导弹的计算射程是750-1000千米,最大速度6马赫。从歼击轰炸机F-15E完成了HyFly导弹的投放和“火力”试验。

在美国国家航空航天局、空军和波音公司的Hyper-X计划框架内,设计了试验型高超音速飞行器X-43A/B/C/D。目前只有X-43A进入飞行试验阶段。空射型(从载机B-52发射)X-43A按升力体布局设计:双垂尾、平滑的进气道,动力装置是GDE-2高超音速冲压式喷气发动机。为了使飞行器达到超音速,使用“海蛾鱼”火箭。2004年X-43A在32000米高度的两次飞行中分别达到了7马赫和10马赫,第三次飞行中,飞行器发生了事故。

可以认为“波音”、“布赖特和惠特尼”公司与美国空军、国防未来研究局联合研制的X-51是X-43的继承者。飞行器按升力体布局设计,形状符合雷达频谱隐身要求(RCS约0.01平米)。动力装置由SJX61高超音速冲压喷气发动机和抛放式固体燃料火箭加速器构成。2010年5月,X-51A从B-52载机完成了首次发射。在21500米高度飞行器达到了4.88马赫。2011年夏天完成的第二次飞行中,未能成功启动冲压喷气发动机; 飞行器坠入大海。

2012年完成的第三次飞行中,X-51A的控制系统出现了故障。只到2013年5月进行的第四次、最后一次飞行中,任务才取得了圆满成功。与载机B-52分离后,飞行持续了近300秒,达到了高达5.1马赫的速度,24500米高度。2013年的飞行之后,X-51A在公开媒体上销声匿迹。

很可能,X-51A是高超音速巡航导弹的雏形或原型弹。与X-43飞行器不同(为了达到最大速度进行了优化,冲压喷气发动机的工作时间约10秒),X-51A巡航导弹要在相对较长的时间内(4分钟)以高超音速飞行。

据最新消息,目前X-51计划已演变为HSSW(高速打击武器)计划。HSSW导弹将装备B-2和未来的B-21战略轰炸机,以及打击型战术航空兵飞机。导弹的飞行速度5-8马赫,射程900-1100千米。

从2009年起,开始进行HIFiRE(高超音速国际飞行研究试验)计划。旨在研究飞行中高超音速飞行器的流线特点。为了进行飞行试验,借助“猎户座”加速火箭发射了轴对称飞行器。2009年3月进行的首次发射以失败告终:当飞行器爬升至25000米时,通信中断。2010年3月进行的第二次飞行中,在轨迹下降段飞行器加速至7.2马赫。

2013年5月1日完成的飞行有可能是动力装置工作时间最长(210秒)的一次高超音速飞行。在太平洋靶场(夏威夷群岛)和澳大利亚乌缅拉靶场进行了发射。飞行试验在继续:2017年夏天进行的试验中,速度达到了7.7马赫。

许多军用高超音速计划齐头并进,没有“共同的分母”,尽管美国人经常试图将它们纳入统一的基础构想。

从2003年起,美国国防部与国家航空航天局分阶段落实NAI(国家航空航天倡议)长期规划。通过加速在下列航空航天领域的研究:高超音速、将载荷送入航天轨道的系统SA(空间访问)、航天技术,巩固美国的航空航天霸主地位。NAI主要是科研试验计划,制造具体武器型号的工作很少。NAI计划在一定程度上与X-43A、X-51、HIFiRE飞行器计划紧密相连。

落实NAI计划将逐步取消航天、大气飞行器的差别,在技术上使大气和太空融为统一的航空航天空间。NAI计划与禁止在太空部署武器的条约相矛盾,对华盛顿而言不是问题。2006年美国政府通过了文件,推翻了对美国人太空活动的一切限制。

NAI计划的HSH部分规定第一阶段研制和试验制造新型远程导弹(洲际导弹,即HGV)所需的突破性技术,下一步根据HSH的工作将附加高超音速打击飞机。

2016年9月,美国国防部与洛马、雷神公司签署了在2020年前建造高超音速验证弹药的试验设计工作合同。洛马公司负责研制空基高超音速原型导弹HAWC(高超音速吸气武器概念),雷神公司负责高超音速滑翔机TBG(战术助推滑翔飞行器)。

二、高超音速侦察系统

早有传言洛克希德将建造SR-71战略侦察机的继任者。个别爱好者经常可以在美国内华达州充满传奇色彩的“51区”看到“黑色三角”高速划过夜空。专家们认为,这是SR-72“极光”方案的可靠证据。科技界的艺术家甚至画出了这一4马赫飞机的假想图。

但是有的专家持怀疑态度,因为实现载人高超音速飞行无论从技术,还是经济角度绝非易事。几十年来,军用航空器的主要发展方向是隐身,而不是速度。美国、俄罗斯、中国未来战略轰炸机的发展都是如此:导弹的隐身亚音速载机。

而且,早在2013年洛克希德公司就确认下列科研试验设计工作真实存在:作为一种选项,有可能研制最大速度在5马赫以上的载人战略侦察机SR-72。这一消息,跟2017年6月6日《航空周刊》杂志关于SR-72的文章一样,当时并未引起轩然大波。该杂志称,SR-72缩小尺寸的无人验证机在洛马公司位于加里福尼亚州的工厂机场成功完成了着陆。

2018年1月,有博主撰文称,在“布赖特和惠特尼”公司位于佛罗里达州的试验机场上发现了形状非同寻常的飞行器。有人认为这就是SR-72的验证机,但这一飞行器与洛克希德公司公布的SR-72计算机假想图格格不入。这是历史上著名的一次互联网搜索:卫星照片上显示的时间(由谷歌地球提供)是2017年3月22日。        

谷歌卫星照片显示的飞行器不太可能是战略侦察机原型机,更像是亚音速的无人机X-47A。

与洛克希德不同,波音公司的代表于2018年1月正式确认,正在研制与SR-72相类似的高超音速侦察机。这一飞行器科研试验设计工作将利用X-51A试验中积累的丰富经验。

美国人很擅于放烟雾弹,但是与全球快速打击系统相配套,研制高超音速战略侦察机的计划很符合逻辑。

早在2007年,美国中情局局长空军三星将军赫登就阐释了全球快速打击与侦察的相互联系:“突然的打击应基于非常准确、详细的情报”。与全球快速打击相配套的侦察机,两个参数十分重要:速度和航程。显然,SR-72与全球快速打击飞行器的飞行技术性能应十分接近,即飞行速度5-6马赫,航程15000-20000千米。

结论

美国存在研制高超音速全球侦察-打击系统的综合长期规划,主要包括战略侦察机和HGV(高超音速滑翔飞行器)弹药。其次是HCM(高超音速巡航导弹)的研制工作,用于建造新一代空基、海基、陆基战术弹药。

责编:刘畅 PN012

做靠谱的防务评论,
凤凰军事出品

进入栏目首页

凤凰军事官方微信号

想看最新军事动态、
靠谱的防务评论?扫这里

推荐阅读

  • 凤凰军评
  • 中国军情
  • 台海风云
  • 邻邦扫描
  • 环球军情
  • 防务观察