倍受關(guān)注的先進(jìn)高超聲速武器試驗(yàn)

□ 安慧

常規(guī)打擊導(dǎo)彈與彈道式導(dǎo)彈

據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，8月25日美國(guó)國(guó)防部發(fā)言人舍曼發(fā)布聲明說(shuō)，當(dāng)?shù)貢r(shí)間25日上午12點(diǎn)25分，由美國(guó)陸軍管理實(shí)施的“先進(jìn)高超聲速武器(AHW) ”項(xiàng)目第二次飛行試驗(yàn)，在發(fā)射起飛僅4秒后，即爆炸自毀。

舒曼表示，她并不認(rèn)為此次試驗(yàn)的終止，會(huì)對(duì)國(guó)防部“快速全球打擊”項(xiàng)目造成顯著的推遲或阻礙。她說(shuō)：“AHW僅僅是常規(guī)快速全球打擊眾多概念中的一個(gè)。整個(gè)常規(guī)快速全球打擊項(xiàng)目是技術(shù)驅(qū)動(dòng)型的，沒(méi)有強(qiáng)制的時(shí)間進(jìn)度要求。我們?cè)诓粩嗫偨Y(jié)提高，并在各類地面試驗(yàn)、模擬仿真等測(cè)試中,持續(xù)獲得了不少進(jìn)展?！笔媛Q，“試飛系統(tǒng)在試驗(yàn)前通過(guò)了一系列地面測(cè)試和建模仿真”，來(lái)自陸軍、海軍和導(dǎo)彈防御局的官員正在調(diào)查發(fā)生事故的詳細(xì)原因。調(diào)查結(jié)果將通報(bào)共享給其他武器或其他常規(guī)快速全球打擊概念的后續(xù)試驗(yàn)。

這次美陸軍AHW的第二次試驗(yàn)，受到國(guó)內(nèi)外媒體的廣泛關(guān)注。美陸軍研發(fā)的AHW是什么樣的武器？其目的何在？這個(gè)項(xiàng)目為何有如此大的影響？本文對(duì)這些問(wèn)題將進(jìn)行初步的探討。

美軍常規(guī)快速全球打擊計(jì)劃

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)攻易于防御，也可以說(shuō)，進(jìn)攻就是最好的防御。

2003年1月，布什總統(tǒng)首先提出要采取措施將“快速全球打擊”，從概念轉(zhuǎn)型為作戰(zhàn)能力。 2010年，美軍將發(fā)展“快速全球打擊”武器寫入《四年防務(wù)評(píng)估》報(bào)告，并將其列入相關(guān)的武器裝備發(fā)展規(guī)劃中，計(jì)劃2011到2015年投資10億美元經(jīng)費(fèi)，用于發(fā)展“快速全球打擊”能力。

美國(guó)國(guó)會(huì)在2009財(cái)年，批準(zhǔn)美國(guó)國(guó)防部執(zhí)行一項(xiàng)與PGS密切相關(guān)的“常規(guī)快速全球打擊”的計(jì)劃。這項(xiàng)戰(zhàn)略計(jì)劃，旨在獲得對(duì)移動(dòng)目標(biāo)、深埋加固目標(biāo)、時(shí)隱時(shí)現(xiàn)目標(biāo)等多種目標(biāo)的全球快速打擊能力。這些目標(biāo)可能是恐怖分子藏身處、敵國(guó)導(dǎo)彈發(fā)射架和指揮控制系統(tǒng)等等。

美國(guó)現(xiàn)任國(guó)防部長(zhǎng)帕內(nèi)塔，在上任之前，就對(duì)美國(guó)國(guó)會(huì)說(shuō)：“常規(guī)快速全球打擊武器可為美國(guó)在緊迫情況下的目標(biāo)打擊，提供獨(dú)一無(wú)二的常規(guī)力量。那些遠(yuǎn)距離、不易觸及的地區(qū)，將不再成為敵人的庇護(hù)所?！彼€說(shuō)：“常規(guī)快速全球打擊系統(tǒng)在一些情況下將非常奏效，例如對(duì)付那些考慮使用大規(guī)模殺傷武器發(fā)動(dòng)襲擊的敵人，或?qū)Ω赌切┚哂懈叨韧{的敵人。更廣泛地說(shuō)，當(dāng)嚴(yán)重的軍事威脅處于其它方式無(wú)法觸及的情況下，常規(guī)快速全球打擊可能會(huì)是唯一的一種可以使用的武器系統(tǒng)。”

美軍已對(duì)常規(guī)快速全球打擊，進(jìn)行了廣泛的方案研究。提出的方案包括：地地洲際常規(guī)導(dǎo)彈、新型地地常規(guī)打擊導(dǎo)彈、快速發(fā)射的低成本小型運(yùn)載火箭、潛射遠(yuǎn)程常規(guī)導(dǎo)彈、新型潛射中程導(dǎo)彈等。常規(guī)打擊導(dǎo)彈是指一種助推滑翔式導(dǎo)彈。該方案擬采用運(yùn)載火箭助推一個(gè)“高超聲速滑翔飛行器”。“高超聲速滑翔飛行器”能夠改變?cè)偃腼w行彈道和在飛行中重新確定攻擊目標(biāo)，因而美軍認(rèn)為常規(guī)打擊導(dǎo)彈，較改進(jìn)現(xiàn)有的彈道式導(dǎo)彈如“三叉戟”導(dǎo)彈等，性能將更好。

高超聲速技術(shù)飛行器

為建立常規(guī)快速全球打擊能力，美軍近年來(lái)加速進(jìn)行了幾種高超聲速助推滑翔飛行器的試驗(yàn)。其中一種是國(guó)內(nèi)外媒體競(jìng)相報(bào)道的“高超聲速技術(shù)飛行器” （HTV-2）。早在2001年，美國(guó)航宇局和美國(guó)國(guó)防部，就聯(lián)合提出了“國(guó)家航空航天倡議”，要求將高超聲速技術(shù)和確保太空進(jìn)入能力結(jié)合起來(lái)。為此，2002年，美國(guó)國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局，提出了“兵力運(yùn)用與從本土發(fā)射”計(jì)劃，也稱“獵鷹計(jì)劃”。“獵鷹計(jì)劃”的近期目標(biāo)，是研制一次性小型運(yùn)載火箭和“通用再入飛行器”。該方案設(shè)想使用SLV把“通用再入飛行器”發(fā)射到亞軌道后，“通用再入飛行器”將再入大氣層，通過(guò)其高升阻比的氣動(dòng)外形，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的大距離滑翔，同時(shí)具備大范圍機(jī)動(dòng)的能力，以規(guī)避各種可能的攔截火力。“通用再入飛行器”在到達(dá)目標(biāo)附近時(shí)，可釋放攜帶的制導(dǎo)彈藥，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確打擊。

2004年美國(guó)國(guó)會(huì)審議“獵鷹計(jì)劃”時(shí)，美國(guó)參議院極力要求取消“通用再入飛行器”的預(yù)算，不過(guò)眾議院則對(duì)“通用再入飛行器”情有獨(dú)鐘，要求加大撥款。最終兩院達(dá)成妥協(xié)，通過(guò)了預(yù)算撥款，但取消了“獵鷹計(jì)劃”中的武器部分，規(guī)定不能用于武器化的“通用再入飛行器”開(kāi)發(fā)，也禁止使用陸基或是潛射彈道導(dǎo)彈發(fā)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(shù)飛行器” (HTV)。HTV作為高超音速技術(shù)演示和驗(yàn)證計(jì)劃的一部分，著眼于進(jìn)行在較高的高空，驗(yàn)證與高超聲速飛行相關(guān)的技術(shù)。在計(jì)劃的執(zhí)行過(guò)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(tuán)隊(duì)研制的HTV-2飛行器，進(jìn)行了兩次飛行試驗(yàn)。

補(bǔ)償方式一般分為固定費(fèi)用和市場(chǎng)化方式兩種。其中市場(chǎng)化方式分為備用服務(wù)競(jìng)價(jià)和容量市場(chǎng)，部分電力市場(chǎng)沒(méi)有容量市場(chǎng)。一般備用服務(wù)可以解決電力系統(tǒng)短期運(yùn)行可靠性問(wèn)題，容量市場(chǎng)可以解決電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性問(wèn)題。云南的煤電機(jī)組補(bǔ)償問(wèn)題需要區(qū)分所面臨的問(wèn)題和能量市場(chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行選擇。

HTV-2的飛行軌道

分離前的HTV-2

HTV-2使用優(yōu)化設(shè)計(jì)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(fù)合材料，配合一系列隔熱措施，來(lái)確保內(nèi)部的常溫環(huán)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(shù)，也在4左右。由于高超聲速飛行的時(shí)間較長(zhǎng)，必須進(jìn)行防熱、氣動(dòng)和控制的一體化設(shè)計(jì)，其難度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)的控制，而困難在于目前還未全面掌握高超聲速下實(shí)現(xiàn)空氣動(dòng)力控制的規(guī)律。

2010年4月，在美國(guó)加州范登堡空軍基地，進(jìn)行了HTV-2首次飛行試驗(yàn)，用“米諾陶洛斯-4”運(yùn)載火箭將HTV-2送至預(yù)定分離點(diǎn)，HTV-2在飛行M數(shù)超過(guò)20的情況下，與火箭上面級(jí)分離，但在發(fā)射9分鐘后，與地面控制站就失去了聯(lián)系，試驗(yàn)宣告失敗。首飛失控的原因可能是偏航超出預(yù)期，同時(shí)伴隨耦合滾轉(zhuǎn)，這些異?，F(xiàn)象，超出了姿態(tài)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，觸發(fā)了飛行器墜毀。2011年8月13日凌晨，又進(jìn)行了HTV-2的第二次試飛，但HTV-2在升空大約半小時(shí)后，便與地面失去聯(lián)系，試飛再次宣告失敗。研制者推測(cè)，部分外殼因局部燒蝕損壞后，快速形成的損傷區(qū)在飛行器周圍，產(chǎn)生了意料之外的強(qiáng)大激波，導(dǎo)致飛行器的飛行迅速終止。

AHW第一次試驗(yàn)

與HTV-2飛行試驗(yàn)的結(jié)果不同，在2011年11月17日美國(guó)陸軍航天與導(dǎo)彈防御司令部/美國(guó)陸軍戰(zhàn)略司令部，卻成功地完成了 AHW的首次飛行試驗(yàn)。在這以前，外部幾乎無(wú)人知道這個(gè)項(xiàng)目。AHW項(xiàng)目由上述兩個(gè)司令部，在美國(guó)阿拉巴馬州亨茨維爾建立的項(xiàng)目辦公室管理和實(shí)施。助推器系統(tǒng)和滑翔飛行器，均由位于美國(guó)新墨西哥州阿爾伯克基的桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制，防熱系統(tǒng)由位于阿拉巴馬州亨茨維爾的美國(guó)陸軍航空與導(dǎo)彈開(kāi)發(fā)與工程中心研制。

那天上午6時(shí)30分，AHW在位于夏威夷州考艾島的太平洋導(dǎo)彈靶場(chǎng)發(fā)射升空，成功地?fù)糁芯嚯x發(fā)射場(chǎng)大約3700千米，位于太平洋夸賈林環(huán)礁的美國(guó)陸軍里根試驗(yàn)場(chǎng)的目標(biāo)。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(shù)據(jù)，重點(diǎn)考核用于該滑翔飛行器的三項(xiàng)技術(shù)：空氣動(dòng)力，制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制，熱防護(hù)，但美軍并未公布這次試驗(yàn)的細(xì)節(jié)。

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(dòng)外形，其升阻比約為2.0左右。它由一枚三級(jí)火箭助推的“戰(zhàn)略目標(biāo)系統(tǒng)”發(fā)射升空。它的第一級(jí)和第二級(jí)都采用“北極星”A3發(fā)動(dòng)機(jī)，第三級(jí)采用ORBUS 1A發(fā)動(dòng)機(jī)。它的內(nèi)部設(shè)計(jì)成適合于安裝有效載荷，其結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)電池組、兩套鋰離子電池組和五套錳鎳氫電池組提供動(dòng)力。飛行器的推進(jìn)劑為加壓的氮?dú)狻Ｆ渌O(shè)備還包括射頻發(fā)射機(jī)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(yàn)場(chǎng)的預(yù)定落點(diǎn)。美軍運(yùn)用了天基、空基、?；完懟男畔⑵脚_(tái)，在高超聲速滑翔體的整個(gè)飛行過(guò)程中搜集性能數(shù)據(jù)。它由第三級(jí)的姿態(tài)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高超聲速滑翔體的安全分離。如果運(yùn)載火箭在飛行期間偏離飛行路徑，其飛行終止系統(tǒng)中所使用的自毀組件，可以識(shí)別助推器階段過(guò)早分離，并引導(dǎo)推力終止。一旦終止助推器的推力，運(yùn)載火箭將沿軌跡下降落入大海。假若高超聲速滑翔體過(guò)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(tǒng)的結(jié)構(gòu)

AHW第一次飛行試驗(yàn)任務(wù)

由AHW第一次飛行試驗(yàn)就取得成功可見(jiàn)，發(fā)展先進(jìn)武器，不能脫離現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)。HTV-2采用了先進(jìn)的乘波外形，升阻比估計(jì)可達(dá)4左右，但由于地面試驗(yàn)設(shè)備的模擬能力不夠；對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的高超聲速滑翔飛行遇到的問(wèn)題，也認(rèn)識(shí)不足，從而導(dǎo)致了HTV-2兩次飛行試驗(yàn)的失敗。與此不同,美陸軍在研發(fā)AHW以前, 桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就執(zhí)行過(guò)“桑迪亞有翼再入飛行器試驗(yàn)”計(jì)劃。美國(guó)空軍也研發(fā)過(guò)“助推滑翔再入飛行器”，并進(jìn)行過(guò)4次飛行試驗(yàn)，從而為AHW的試飛成功作了很好的技術(shù)準(zhǔn)備。

根據(jù)這次飛行試驗(yàn)成功后國(guó)外媒體的報(bào)道， AHW估計(jì)可在35分鐘飛行時(shí)間內(nèi)，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(nèi)中程投送非核的常規(guī)有效載荷。若這種武器一旦投入使用，美國(guó)計(jì)劃首先要裝備在關(guān)島，這將對(duì)我國(guó)的安全造成很大威脅。

AHW第二次試驗(yàn)

美國(guó)AHW是美國(guó)國(guó)防部常規(guī)快速全球打擊項(xiàng)目中的一個(gè)重要方案。AHW飛行試驗(yàn)的目的，是測(cè)試與評(píng)估助推器和助推滑翔飛行器的性能，同時(shí)評(píng)價(jià)該備選方案在填補(bǔ)常規(guī)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(yàn)，為了增加射程，改在美國(guó)陸軍的阿拉斯加的科迪亞克發(fā)射場(chǎng)發(fā)射起飛，目標(biāo)飛行距離為約為5600千米，落點(diǎn)也是第一次試驗(yàn)的落點(diǎn)，即位于南太平洋的夸賈林環(huán)礁。

據(jù)悉，美國(guó)國(guó)防部負(fù)責(zé)研究與工程的助理副部長(zhǎng)謝弗，在8月5召開(kāi)的美國(guó)國(guó)防采辦現(xiàn)代化會(huì)議上曾表示，AHW的第二次試飛，最重要、最具挑戰(zhàn)性的是末段制導(dǎo)與控制。他認(rèn)為，保證精度比獲得速度的難度要大得多。他說(shuō)：“我要知道的是最終精度能達(dá)到多少，AHW試飛能夠提供哪些類型的數(shù)據(jù),供我們提高建模能力，以降低成本。”謝弗直言說(shuō)：“速度帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，如果我們能夠把速度提高到馬赫數(shù)為6以上，那就很難被攔截。” 謝弗表示，我們必須發(fā)展常規(guī)快速全球打擊這樣的能力，因?yàn)橐呀?jīng)有其他國(guó)家在發(fā)展類似的能力了。高超聲速武器，尤其適用于“反介入/區(qū)域拒止（A2/AD）”的作戰(zhàn)環(huán)境，因?yàn)楦咚倌軌蛴兄谕环酪惑w化的防空系統(tǒng)。

實(shí)際上，除美國(guó)陸軍的AHW外，美軍的高超聲速武器研究計(jì)劃還有其它很多項(xiàng)目，它們都由美國(guó)的空軍和國(guó)防預(yù)先研究計(jì)劃局來(lái)承擔(dān)。它們?cè)M(jìn)行了包括X-37B、X-51A、HTV-2等一系列飛行試驗(yàn)。這些項(xiàng)目除X-37B取得成功外，其余項(xiàng)目由于技術(shù)成熟度不夠，試驗(yàn)結(jié)果并不理想，短期內(nèi)也很難發(fā)展成為實(shí)用的武器裝備。

美國(guó)陸軍之所以要研發(fā)AHW,目的是避免在今后美軍的“空海一體戰(zhàn)”中被逐步邊緣化。由于AHW的方案比較現(xiàn)實(shí)，在它第一次飛行試驗(yàn)成功后，美國(guó)國(guó)防部就對(duì)這個(gè)項(xiàng)目寄予厚望，希望在第二次試驗(yàn)成功后，能用5年時(shí)間發(fā)展成為武器裝備。但AHW相比其它項(xiàng)目，經(jīng)費(fèi)較少，有所失敗也在所難免。

AHW第二次飛行試驗(yàn)失敗的原因，問(wèn)題當(dāng)然出在它的“戰(zhàn)略目標(biāo)發(fā)射系統(tǒng)”，這個(gè)系統(tǒng)和原來(lái)的“北極星”導(dǎo)彈第一級(jí)火箭的差別，是采用了格柵尾翼。這個(gè)新系統(tǒng)雖然曾發(fā)射成功過(guò)多次，但是否進(jìn)行過(guò)充分的地面試驗(yàn)，尚待事故調(diào)查后才能分曉。

AHW第一次飛行試驗(yàn)設(shè)想

AHW第二次飛行試驗(yàn)設(shè)想

AHW第二次飛行試驗(yàn)之所以引發(fā)媒體的廣泛關(guān)注，其原因之一是中國(guó)在今年也曾進(jìn)行過(guò)類似AHW的飛行試驗(yàn)。這次中國(guó)的試驗(yàn)受到美國(guó)的高度關(guān)注，因?yàn)檫@樣的高超聲速武器，可以直接威脅太平洋上的美國(guó)海軍的航母戰(zhàn)斗群。據(jù)美國(guó)“華盛頓自由燈塔”網(wǎng)站爆料說(shuō)，今年1月9日，中國(guó)軍方首次試驗(yàn)了10倍聲速的助推滑翔武器，目的是突破美國(guó)的導(dǎo)彈防御體系。1月15日，中國(guó)國(guó)防部對(duì)此 次試驗(yàn)予以證實(shí)，稱“中方在境內(nèi)按計(jì)劃進(jìn)行的科研試驗(yàn)是正常的，這些試驗(yàn)不針對(duì)任何國(guó)家和特定目標(biāo)”。

據(jù)報(bào)道，俄羅斯也曾多次試驗(yàn)過(guò)高超聲速助推滑翔飛行器的飛行試驗(yàn)。因此，中國(guó)在今年已成為繼美國(guó)和俄羅斯之后，第三個(gè)研究高超聲助推滑翔飛行器的國(guó)家。如果研發(fā)成功，該裝置將可用作核彈頭或常規(guī)彈頭，并能躲過(guò)常規(guī)的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的反擊。

對(duì)美、俄、中相繼進(jìn)行高超聲速武器的飛行試驗(yàn)， 8月26日英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》發(fā)表了《高超聲速武器和新的全球軍備競(jìng)賽》的評(píng)論。文章說(shuō)：“本周,美國(guó)測(cè)試了高超音速導(dǎo)彈的一個(gè)樣機(jī)，其目標(biāo)是發(fā)展能夠在一個(gè)小時(shí)內(nèi)到達(dá)世界上任何地方的武器。對(duì)此，中國(guó)和俄羅斯將如何應(yīng)對(duì)?” 文章認(rèn)為，雖然這個(gè)試驗(yàn)的系統(tǒng)沒(méi)有成功，但不大可能對(duì)發(fā)展這種武器的熱情降溫。批評(píng)者擔(dān)心，這可能有引發(fā)一場(chǎng)核戰(zhàn)爭(zhēng)的危險(xiǎn)。

結(jié)束語(yǔ)

美國(guó)發(fā)展高超聲速武器，已經(jīng)有幾十年的歷史，道路曲折，曾長(zhǎng)期徘徊在發(fā)展超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和利用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之間。當(dāng)前美軍在“常規(guī)快速全球打擊”的戰(zhàn)略下，正在不遺余力地研發(fā)各種高超聲速武器。美軍研發(fā)的采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的助推滑翔式的AHW，在理想與現(xiàn)實(shí)之間躍進(jìn)了一大步。它的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)今后發(fā)展高超聲速武器的影響，值得關(guān)注。由于研制成功真正的高超聲武器，還要克服許多技術(shù)障礙，投入更多資金，從而存在可能引發(fā)新一輪軍備競(jìng)賽的危險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)，已引起國(guó)際輿論，包括美國(guó)一些有識(shí)之士的廣泛關(guān)注，出現(xiàn)了要求在大國(guó)之間制訂禁試高超聲速武器試驗(yàn)條約的呼聲。這種動(dòng)向也值得進(jìn)一步關(guān)注。

發(fā)射STARS系統(tǒng)

AHW第二次飛行試驗(yàn)失敗