改變未來戰(zhàn)爭的“魔手”

2018-04-17 09:15立文

中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊 2018年5期

立文

近年來一些主要國家正在大力發(fā)展高超聲速飛行器技術(shù)，也就是飛行速度大于馬赫數(shù)（即飛行速度與聲音速度之比值。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、零海拔高度、15℃時聲速約340米/秒）5的航空航天飛行器。在航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高超聲速飛行不難，如彈道導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭和航天飛機(jī)、宇宙飛船等航天飛行器，最大速度超過馬赫數(shù)20。但在航空領(lǐng)域航空飛行器的速度和高度紀(jì)錄還停留在“雙3”門檻上，即飛行速度馬赫數(shù)3和飛行高度3萬米。人類正在探索在傳統(tǒng)航天飛行器和航空飛行器之外的新型高超聲速航空航天飛行器，其一旦在技術(shù)上取得全面突破并實(shí)現(xiàn)武器化，有可能成為改變未來戰(zhàn)爭的“魔手”。

武器家族各顯神通

美俄等國正在研究開發(fā)和探索試驗(yàn)的高超聲速飛行器，在技術(shù)上分成三種類型，分別是吸氣式高超聲速巡航飛行器、臨近空間助推—滑翔飛行器和小型跨大氣層空間機(jī)動飛行器。

吸氣式高超聲速巡航飛行器是以高超聲速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機(jī)（簡稱超燃沖壓發(fā)動機(jī)）為動力、可實(shí)現(xiàn)臨近空間高超聲速巡航的飛行器，在現(xiàn)有研究項(xiàng)目基礎(chǔ)上有可能產(chǎn)生高超聲速導(dǎo)彈和高超聲速飛機(jī)兩種新型高超聲速武器系統(tǒng)。美國和蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代即開始研究超燃沖壓發(fā)動機(jī)。1996年美國宇航局（NASA）上馬X-43A項(xiàng)目，2001年6月至2004年11月進(jìn)行了三次掛載發(fā)射飛行試驗(yàn)并取得部分成功，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)約10秒、馬赫數(shù)9.8的高超聲速飛行。美國國防部國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）支持、空軍主導(dǎo)的X-51A超燃沖壓發(fā)動機(jī)驗(yàn)證機(jī)為導(dǎo)彈縮比試驗(yàn)飛行器，采用乘波體構(gòu)型，由助推器、級間段和巡航體三級結(jié)構(gòu)組成，主要用于完成超燃沖壓發(fā)動機(jī)的飛行試驗(yàn)。2010年5月至2013年5月進(jìn)行4次飛行試驗(yàn)，成敗各半，第四次飛行試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)240秒、馬赫數(shù)4.8—5.1的超燃沖壓發(fā)動機(jī)工作紀(jì)錄。美國和澳大利亞合作進(jìn)行“高超聲速飛行演示驗(yàn)證（HIFiRE）”項(xiàng)目，其采用錐形頭部、圓柱形彈體結(jié)構(gòu)，雙燃燒室超燃沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣道安裝在錐形頭部與圓柱形彈體的過渡處，彈體尾部安裝控制翼。2009年5月第一次飛行試驗(yàn)取得成功，至2017年7月已進(jìn)行10次飛行試驗(yàn)并大部成功。這些重大技術(shù)突破為美國加快高超聲速武器研究奠定了基礎(chǔ)。美國軍方正在推進(jìn)“空射型高超聲速常規(guī)打擊武器”（HCSW）和SR-72“高超聲速偵察機(jī)”等項(xiàng)目。

臨近空間助推—滑翔飛行器是用火箭助推加速到高超聲速后、在大氣層內(nèi)遠(yuǎn)距離滑翔的高超聲速飛行器。它有點(diǎn)兒像拿瓦片打水漂那樣，利用火箭加速之后在大氣層高端“打水漂”。從國內(nèi)外臨近空間助推—滑翔飛行器技術(shù)發(fā)展來看，其構(gòu)型選擇主要有兩種：一種是旋成體構(gòu)型，如美國先進(jìn)高超聲速武器（AHW）；另一種是乘波體構(gòu)型，如美國HTV-2項(xiàng)目，在氣動穩(wěn)定性上面臨技術(shù)瓶頸。俄羅斯采用旋成體構(gòu)型的Yu-71項(xiàng)目也取得重大突破和多次試驗(yàn)成功，有可能改造成為下一代重型洲際彈道導(dǎo)彈“薩爾馬特”的彈頭。

小型跨大氣層空間機(jī)動飛行器是能快速發(fā)射到近地球軌道、長期駐留軌道并執(zhí)行指定任務(wù)，結(jié)束任務(wù)后能自動返回地面的跨大氣層使用的高超聲速飛行器。它與可重復(fù)使用空天飛機(jī)的概念基本相近，被認(rèn)為是未來太空戰(zhàn)斗機(jī)的雛形。其整個飛行剖面大致分為起飛、上升、入軌、再入、末端能量管理及著陸階段，包括亞軌道飛行和近地球軌道飛行。為實(shí)現(xiàn)如此復(fù)雜的軌道飛行，需要采用火箭發(fā)動機(jī)和噴氣發(fā)動機(jī)相結(jié)合的組合式動力裝置。美國空軍和波音公司正在試驗(yàn)X-37B無人空天飛機(jī)（又稱軌道測試飛行器），已完成4次、累計(jì)2085天在軌飛行測試任務(wù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了美國航天飛機(jī)135次任務(wù)、累計(jì)1334天在軌飛行時間。2017年9月7日，X-37B由獵鷹-9火箭發(fā)射入軌，開始進(jìn)行第五次在軌飛行試驗(yàn)。已經(jīng)測試的相關(guān)技術(shù)主要包括：先進(jìn)制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制；熱防護(hù)系統(tǒng)；航電；高溫結(jié)構(gòu)及密封；可重復(fù)使用的保形隔熱瓦；輕重量的機(jī)電系統(tǒng)；自主軌道飛行、再入及著陸系統(tǒng)。部分國家也在研制類似的小型空天飛機(jī)項(xiàng)目。

關(guān)鍵技術(shù)有待突破

盡管高超聲速飛行器受到大國的高度重視，但其技術(shù)尚未達(dá)到成熟地步，特別是馬赫數(shù)6—14之間的可控高超聲速飛行被公認(rèn)為理論難題。要想把高超聲速武器從“概念”轉(zhuǎn)變?yōu)椤叭鍪诛怠蔽淦鳎诟叱曀偌夹g(shù)領(lǐng)域還需要付出巨大努力，重點(diǎn)要突破關(guān)鍵技術(shù)。

其一是高超聲速飛行器總體設(shè)計(jì)技術(shù)。為保證遠(yuǎn)程、快速和大范圍橫向機(jī)動能力，高超聲速飛行器的氣動布局必須具備高升阻比特性，同時兼顧飛行穩(wěn)定性和可操縱性。各國探索試驗(yàn)的高超聲速飛行器大多采用三種典型氣動布局，即升力體、旋成體、乘波體。從國內(nèi)外高超聲速飛行器試驗(yàn)情況看，這幾種構(gòu)型各具優(yōu)勢、也各有難度。

其二是高超聲速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機(jī)技術(shù)。超燃沖壓發(fā)動機(jī)被認(rèn)為是繼螺旋槳和噴氣推進(jìn)之后航空動力技術(shù)領(lǐng)域的“第三次動力革命”，也是目前吸氣式高超聲速飛行器動力技術(shù)的唯一可行方案。與渦輪風(fēng)扇噴氣發(fā)動機(jī)等航空發(fā)動機(jī)相比，超燃沖壓發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)更簡潔，主要由進(jìn)氣道（又稱擴(kuò)壓器）、燃料噴嘴、燃燒室及噴管組成，利用進(jìn)氣道激波實(shí)現(xiàn)高速氣流減速與增壓，但實(shí)現(xiàn)難度極大，也被形象為比喻為“在十二級臺風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴”。

其三是高超聲速飛行器熱防護(hù)材料與結(jié)構(gòu)技術(shù)。高超聲速飛行器在大氣層內(nèi)進(jìn)行高超聲速飛行時，強(qiáng)烈的氣動加熱將給飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度帶來嚴(yán)重問題，必須采用熱防護(hù)系統(tǒng)來保護(hù)其底層主體結(jié)構(gòu)維持在所允許的溫度范圍內(nèi)。目前可供選擇的熱防護(hù)材料主要有柔性或輕質(zhì)可重復(fù)使用表面隔熱材料（隔熱泡沫）和隔熱陶瓷瓦等。

其四是高超聲速飛行器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制技術(shù)。在高超聲速狀態(tài)下精確飛行控制，直接關(guān)系到高超聲速武器的飛行控制能力以及能否準(zhǔn)確命中目標(biāo)。在高超聲速飛行條件下，飛行器外表面空氣受熱電離，形成等離子體鞘套并包裹飛行器（即“黑障”），可能阻斷其與外部的無線電信號傳輸，嚴(yán)重影響導(dǎo)航、制導(dǎo)等無線電信號傳輸?，F(xiàn)在試驗(yàn)的高超聲速飛行器大多采用衛(wèi)星導(dǎo)航信號進(jìn)行定位和制導(dǎo)。

開拓新型作戰(zhàn)空間

高超聲速武器具有飛行時間短、突防能力強(qiáng)，防御難度大、殺傷威力大等優(yōu)點(diǎn)，是爭奪未來空天作戰(zhàn)優(yōu)勢和戰(zhàn)爭主動權(quán)的新型“撒手锏”武器。它使過去未曾得到廣泛有效利用的臨近空間演變成為全新的戰(zhàn)場，使空戰(zhàn)場與天戰(zhàn)場的融合日益加深，大大拓展了作戰(zhàn)空間。

使臨近空間變成戰(zhàn)場。臨近空間是指高度20—100千米的地球表面空間。人類對臨近空間的利用還面臨著諸多局限，有動力航空飛行器很少進(jìn)入臨近空間進(jìn)行長時間、遠(yuǎn)距離飛行。高超聲速飛行器技術(shù)的突破，使得臨近空間遠(yuǎn)距離飛行和跨大氣層攻擊可能成為現(xiàn)實(shí)，臨近空間不再是航空航天飛行器的“禁區(qū)”，而是成為新的戰(zhàn)場，來自于臨近空間的高超聲速武器可以在空天一體打擊中發(fā)揮重要作用。

使空天戰(zhàn)場融合一體。以奪取制天權(quán)為目的、以外層空間為主戰(zhàn)場、以高超聲速武器為主戰(zhàn)兵器的太空戰(zhàn)逐步走向現(xiàn)實(shí)，空天戰(zhàn)場融合日益加快發(fā)展。如美國空軍X-37B等有可能轉(zhuǎn)化為空天一體作戰(zhàn)的高超聲速武器平臺，平時在外層空間進(jìn)行長期部署和機(jī)動飛行，攜載高速動能武器從外層空間軌道或臨近空間高端，對地面目標(biāo)或海上目標(biāo)進(jìn)行快速打擊。

強(qiáng)化戰(zhàn)略威懾手段

高超聲速武器系統(tǒng)不僅可以大幅度提升現(xiàn)有戰(zhàn)略核威懾手段的能力，而且有可能發(fā)展成為新型常規(guī)戰(zhàn)略威懾手段?；诟叱曀傥淦鞯男滦统Ｒ?guī)戰(zhàn)略威懾系統(tǒng)，使用門檻大幅降低、打擊精度大幅提升、打擊靈活性更高、打擊效果更可控，從而形成既可信又可用的新型戰(zhàn)略震懾效果。

強(qiáng)化戰(zhàn)略核威懾手段?，F(xiàn)有的“三位一體”戰(zhàn)略核威懾手段，主要包括陸基洲際彈道導(dǎo)彈、?；鶟撋渲揠H彈道導(dǎo)彈和空基戰(zhàn)略轟炸機(jī)載戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈等。一旦高超聲速飛行器技術(shù)付諸應(yīng)用，有可能出現(xiàn)與新一代戰(zhàn)略轟炸機(jī)配套的高超聲速巡航導(dǎo)彈，臨近空間助推—滑翔飛行器技術(shù)則會為改進(jìn)傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈突防能力提供全新的技術(shù)途徑。如果彈道導(dǎo)彈戰(zhàn)斗部換裝高超聲速飛行器，在打擊能力上可以實(shí)現(xiàn)三大改進(jìn)：一是延伸射程，以臨近空間助推—滑翔飛行器為基礎(chǔ)的新型彈頭，在進(jìn)入大氣層后繼續(xù)滑翔飛行，攻擊范圍可以擴(kuò)大50%；二是提高精度，換裝臨近空間助推—滑翔飛行器的彈道導(dǎo)彈可以攜載更大型或更多數(shù)量的分導(dǎo)式彈頭，打擊目標(biāo)的命中精度也會大幅度提高；三是有效突防，由于飛行彈道從傳統(tǒng)的固定式拋物線彈道轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓獪y的滑翔式彈道，現(xiàn)有反導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行攔截的難度會更大。

高超聲速飛行器可以攜載常規(guī)戰(zhàn)斗部或直接利用自身高速動能，對目標(biāo)進(jìn)行毀滅性打擊。所謂“一小時內(nèi)打擊全球目標(biāo)”的作戰(zhàn)構(gòu)想，需要借助高超聲速武器才有可能真正實(shí)現(xiàn)。高超聲速武器把爆炸毀傷與動能碰撞兩種殺傷方式合二為一，對目標(biāo)殺傷破壞威力更大，不僅可以通過熱輻射、沖擊波等對目標(biāo)表面和外部結(jié)構(gòu)造成毀傷，而且可以依靠直接命中、強(qiáng)大動能來破壞目標(biāo)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在確保高效毀傷目標(biāo)的同時，所造成的附帶性毀傷也比常規(guī)的精確制導(dǎo)武器要小得多。根據(jù)計(jì)算，1500克的高超聲速飛行體就足以令一座橋梁徹底解體。高超聲速導(dǎo)彈配備高速侵徹彈頭，再加上命中精度高，特別適合打擊深埋地下的指揮中心等堅(jiān)固目標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)全球快速打擊

高超聲速武器用于作戰(zhàn)，將大大壓縮戰(zhàn)爭時空，成為全球快速打擊和戰(zhàn)爭制勝的重要作戰(zhàn)手段，進(jìn)一步加劇戰(zhàn)爭的突然性和慘烈性。

完善全球快速偵察監(jiān)視能力。臨近空間高超聲速飛行器可以用于情報(bào)、監(jiān)視、偵察（ISR）和軍事氣象預(yù)報(bào)等信息的搜集，還可用于遠(yuǎn)程、定點(diǎn)、長期的空中預(yù)警以及對重點(diǎn)目標(biāo)的實(shí)時跟蹤監(jiān)視?？蓪χ攸c(diǎn)區(qū)域?qū)嵤╅L期偵察，對重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時跟蹤，不僅能夠彌補(bǔ)偵察飛機(jī)飛行高度低、探測范圍小和偵察衛(wèi)星費(fèi)用高、連續(xù)性差等先天缺陷，還可以配合空基和天基系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對任務(wù)區(qū)域的全天時、全天候、全方位監(jiān)控。高超聲速飛行器平臺與?；㈥懟?、空基、天基傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫聯(lián)接，成為國家戰(zhàn)略預(yù)警體系的重要組成部分，形成空天一體的全球快速信息支援保障能力。

拓展全球快速指揮控制能力。在外層空間長期部署運(yùn)行的高超聲速飛行器，以及應(yīng)急快速發(fā)射升空的臨近空間高超聲速飛行器，可以充當(dāng)戰(zhàn)場指揮控制平臺，長期值守。美軍在近幾場局部戰(zhàn)爭中就遇到了衛(wèi)星難以提供戰(zhàn)術(shù)級別戰(zhàn)場態(tài)勢感知能力等難題，故把臨近空間飛行器的發(fā)展定位在C4ISR能力提升上，重點(diǎn)提高全球指揮控制能力，將實(shí)時收集的情報(bào)通過一體化C4ISR網(wǎng)絡(luò)迅速分發(fā)至各種武器系統(tǒng)，為實(shí)施全球范圍內(nèi)的立體快速機(jī)動、實(shí)時精確打擊奠定基礎(chǔ)。

提升全球快速精確打擊能力。臨近空間高超聲速飛行器可以進(jìn)行全球快速機(jī)動飛行，空天飛機(jī)可以在外層空間軌道上長期巡弋，因而具有機(jī)動速度快、覆蓋范圍廣、高空作戰(zhàn)不受氣候條件限制、長時間在戰(zhàn)區(qū)上空巡航等特點(diǎn)，一旦需要即可對地面、海上和空中目標(biāo)實(shí)施快速精確打擊、高效命中摧毀，實(shí)時評估打擊效果。臨近空間高超聲速飛行器還可以對敵方部署在臨近空間和空間軌道上的軍事目標(biāo)實(shí)施軟殺傷或硬摧毀。高超聲速武器打擊速度更快。高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速飛機(jī)全程飛行時間大大縮短，提高了攻擊時間敏感型目標(biāo)的突然性和有效性，可以打擊導(dǎo)彈發(fā)射車或航空母艦等運(yùn)動目標(biāo)。

顛覆防空反導(dǎo)系統(tǒng)

未來空天防御作戰(zhàn)既要抗擊彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈、作戰(zhàn)飛機(jī)、直升機(jī)等傳統(tǒng)航天航空飛行器，又要攔截和抗擊難以防御的臨近空間、外層空間高超聲速飛行器，使現(xiàn)有防空反導(dǎo)系統(tǒng)面臨全新的、嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

探測發(fā)現(xiàn)難，無法進(jìn)行穩(wěn)定跟蹤?，F(xiàn)有防空預(yù)警雷達(dá)難以探測高超聲速飛行目標(biāo)，難以提供足夠的預(yù)警時間?，F(xiàn)有防空反導(dǎo)武器系統(tǒng)也無法穩(wěn)定跟蹤、瞄準(zhǔn)高超聲速飛行目標(biāo)，尤其是彈道變化多端、飛行軌跡跳躍無常的臨近空間助推—滑翔式高超聲速戰(zhàn)斗部。

快速反應(yīng)難，攔截作戰(zhàn)時間極短。所謂天下武功唯快不破，高超聲速武器破解了防空與突防的對抗矛盾。以美國海軍宙斯盾艦載防空系統(tǒng)為例，其對戰(zhàn)斗機(jī)、反艦導(dǎo)彈、直升機(jī)等空中目標(biāo)的作戰(zhàn)反應(yīng)時間約30秒，因而可以攔截亞音速飛行的反艦導(dǎo)彈，而高超聲速反艦導(dǎo)彈則將其反應(yīng)時間壓縮為不到5秒，根本不可能組織有效的反導(dǎo)攔截作戰(zhàn)行動。俄羅斯“鋯石”高超聲速反艦導(dǎo)彈已經(jīng)多次試射成功，計(jì)劃在2020年列裝，并發(fā)展為艦射型、空射型和潛射型的反艦導(dǎo)彈家族，有可能成為新的“航母殺手”。

有效攔截難，火力消耗成倍增加。攔截毀傷難度大大增加，防空反導(dǎo)系統(tǒng)的彈藥消耗量也會顯著增加，造成防不勝防?，F(xiàn)有地空導(dǎo)彈如C-400和PAC-2“愛國者”等，最大攔截高度通常為27—30千米，根本無法攔截在此高度之上的臨近空間飛行的高超聲速飛機(jī)。

未來戰(zhàn)爭唯快不破

高超聲速飛行器技術(shù)是一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，有可能徹底改變傳統(tǒng)的作戰(zhàn)樣式和戰(zhàn)爭形態(tài)。正是由于高超聲速武器具有巨大的吸引力，世界各主要國家都在大力加快相關(guān)技術(shù)研究和試驗(yàn)，可以預(yù)見高超聲速武器在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)全面突破指日可待，走上戰(zhàn)爭舞臺也將為時不遠(yuǎn)。為此中國必須未雨綢繆，加快推進(jìn)高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展，在世界高新技術(shù)競爭中搶占一席之地，盡快形成有效制衡強(qiáng)敵的新手段、新能力，力爭掌握先機(jī)之利。

一是要加快推進(jìn)高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展。從國內(nèi)外高超聲速飛行器技術(shù)研究和試驗(yàn)情況看，可以考慮把臨近空間高超聲速飛行器技術(shù)作為主要發(fā)展方向。在發(fā)展思路上不能簡單地套用國外發(fā)展思路，而應(yīng)綜合考慮我國現(xiàn)有技術(shù)能力、未來應(yīng)用需求、技術(shù)儲備情況和國民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，突出重點(diǎn)、自主創(chuàng)新，充分利用國內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)成果，加快相關(guān)技術(shù)開發(fā)。

二是統(tǒng)籌規(guī)劃整體推進(jìn)。高超聲速飛行器技術(shù)涉及到航空、航天、電子信息、材料、先進(jìn)制造等技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)等眾多科技領(lǐng)域，以及財(cái)力、物力、人力等投入?？梢钥紤]把高超聲速武器作為制衡強(qiáng)敵的新型戰(zhàn)略手段，集中領(lǐng)導(dǎo)，以大聯(lián)合、大協(xié)作方式組建國家級研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮各自優(yōu)勢，全力推進(jìn)。應(yīng)堅(jiān)持“有所為有所不為”，走“聯(lián)合攻關(guān)、軍地協(xié)同”的發(fā)展道路，最大程度地挖掘國內(nèi)傳統(tǒng)軍工行業(yè)、其他國有企業(yè)、高科技民營企業(yè)等的技術(shù)潛力，尤其是要全面吸納傳統(tǒng)軍工行業(yè)以外的科技優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)軍民融合深度發(fā)展。

三是打牢基礎(chǔ)爭取主動。新型高超聲速飛行器技術(shù)主要涉及到航空技術(shù)和航天技術(shù)的綜合交叉應(yīng)用，其研究開發(fā)首先離不開高水平、高性能的高超聲速風(fēng)洞等基礎(chǔ)設(shè)施。高超聲速飛行器主要涉及臨近空間和外層空間的開發(fā)利用，而國際上對于外層空間非軍事化有一些規(guī)定和限制。

四是要重視研究高超聲速武器作戰(zhàn)運(yùn)用和對抗。應(yīng)以軍事需求為牽引，搞好高超聲速武器裝備發(fā)展和力量建設(shè)的頂層設(shè)計(jì)。加強(qiáng)對“制臨近空間權(quán)”、臨近空間聯(lián)合作戰(zhàn)等方面的理論研究，重點(diǎn)研究臨近空間軍事應(yīng)用體系及其配套建設(shè)，特別是高超聲速武器與其他主戰(zhàn)裝備的體系融合和運(yùn)用，有效提高裝備體系建設(shè)效益和運(yùn)用水平。加強(qiáng)作戰(zhàn)試驗(yàn)與仿真研究，通過實(shí)踐檢驗(yàn)理論、創(chuàng)新理論、完善體系、形成戰(zhàn)法、培養(yǎng)作戰(zhàn)運(yùn)用人才。