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美研发高超音速武器欲抵消中国远程打击能力,

2019-08-31 02:52

  来源:观察者网  

美国“高超声速武器”完成试验,有何玄机?

2019年6月13日,美空军宣布,已于6月12日在加州爱德华兹空军基地成功完成了AGM-183A“空射快速响应武器”原型机在B-52上的系留飞行试验。据悉,本次试验使用的ARRW原型机仅安装了试验传感器,并未安装战斗部,由B-52外挂进行系留飞行试验,试验全程未进行武器分离,主要收集了相关飞行环境数据和飞机控制数据,包括导弹武器自身及其对外挂装置和载机的气动阻力和振动等数据。

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美国AGM-183A导弹

求快又求稳,技术趋保守

目前,高超声速飞行器技术已经成为各国争夺的又一新热点,而一直以“科技领头羊”自居的美国不甘心在该领域被别国抢先,也同样推出了自己的相关计划,此次试验的ARRW就是其中之一。

2018年8月,美国空军全寿命周期管理中心授予洛马公司“空射快速响应武器”项目高超声速导弹研制合同,并正式赋予该导弹编号AGM-183A。合同金额为7.8亿美元,合同周期截止到2023年。 当时的方案是,ARRW项目是在原先“战术助推滑翔”项目成果基础上,研制一款空射型高超声速助推滑翔导弹。不过从目前公布的资料看,AGM-183A似乎与一开始的设想存在不小的差距。因为TBG项目的核心是验证高升阻比特性的楔形布局高超声速滑翔飞行器技术,如果ARRW是继承TBG项目,则飞行器的弹头部分形状应该采用楔形布局的超声速滑翔飞行器方案,但在此次的试验中,飞行器更像是一枚普通的近程弹道导弹,采用的是旋成体布局方案,简直可谓美国版的“匕首”导弹。

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TBG项目采用高升阻比特性的楔形布局

之所以会如此,笔者认为美国是不得已而为之。在俄罗斯等国高超声速武器已经入列的前提下,美军感到压力空前,希望在短时间内能有拿得出手的同类装备。据悉,美军为ARRW项目设立的进度非常紧张,计划要在2021年就形成早期作战能力。根据美国空军公布的文件,当时ARRW项目共收到了来自波音、雷神和洛马三家公司的竞标方案,并最终选择了洛马作为唯一总承包商,原因是美国空军认为洛马公司的方案是唯一能够满足进度要求的方案,这也从侧面反映出美军在获取高超声速打击能力上有多么的急迫。为了求快又求稳,设计方估计只能放弃先进但却冒险的超声速滑翔飞行器方案,回到保守但成熟的老路,既接近于俄罗斯“匕首”高超声速导弹采用的基于近程弹道导弹改进的技术路线。

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俄罗斯“匕首”导弹

同样是“匕首”,美俄谁更利

虽然目前美国并未公布AGM-183A的具体数据,但是国内有专家根据照片对其性能做了大致评估。通过与载机B-52对比,AGM-183A导弹弹长约6.5米,主体弹径约0.77米,头锥段长约1.7米。俄罗斯“匕首”高超声速导弹全长约7.7米,弹径约1米,头锥部分长约3.4米。以“匕首”导弹重3.8吨计算,那么更短的AGM-183A导弹弹重可能在2吨左右。因此在速度相近的情况下,AGM-183A导弹的战斗部当量应该会低于“匕首”,同时AGM-183A由于没有采用滑翔设计,其机动能力和突防能力会比预期的低,射程也要小于“匕首”的2000千米。

不过在携带能力上,或许AGM-183A更胜一寿。众所周知,“匕首”由米格-31携带发射,一机一弹。但从照片来看,B-52一次携带多枚AGM-183A显然绰绰有余。美国空军发布的信息显示,有科研机构正在为AGM-138A导弹研制一种挂载承受能力达两万磅的挂架。这意味着,该型挂架最多可以携带9吨重的弹药,而B-52战略轰炸机可以配4个这样的挂架,因此美国版“匕首”应该具备发起饱和攻击的“齐射”能力。而且AGM-183A导弹尾部安装有折叠式弹翼,这就意味着未来该导弹也许有能力和B-2轰炸机乃至B-21轰炸机的内埋式弹舱兼容,因此更具作战灵活性。

划重点

AGM-183A“空射快速响应武器”是美国近年来大力开发的一款高超声速武器。虽然在一开始该项目定调较高,打算采用楔形布局的超声速滑翔飞行器方案,但是为了尽快跨过实战门槛,美军显然又重新回归了保守之路,即基于近程弹道导弹改进,所以该款导弹更像一款美国版的“匕首”。

[据2018年8月29日美国航空周刊网站报道]美空军近日选择了B-52轰炸机作为高超声速导弹的发射平台。B-52轰炸机是美国一型远程亚声速战略轰炸机,最新的型号是B-52H,具有较大的机翼和挂载能力。目前,美空军计划将其用作高超声速飞行器飞行试验中的发射平台,甚至计划将其用作美军第一代高超声速打击武器的发射平台。美空军表示,在研的样机研制项目ARRW项目和HCSW项目以及技术演示验证项目TBG和HAWC项目均将采用B-52轰炸机作为发射平台。其中,最近的一个将会是TBG项目在2019年的首次飞行试验。而ARRW将在2021年具备初步作战能力,HCSW在2022年进入初步服役状态。HAWC的飞行试验定在2020财年以前。事实上,B-52轰炸机曾作为发射平台多次参与美军高超声速飞行试验,包括NASA的X-43和美空军的X-51A。目前美空军正在对B-52轰炸机进行升级更新,更换其发动机,计划使其一直服役至2050年,并将其作为美军远程打击舰队的主力。为了适应体积和重量较大的高超声速导弹,美军将重点提高B-52轰炸机的承载能力,并探索不同的导弹挂架。当前,B-52轰炸机可挂载4.5吨重量,后续美军计划将其提升至18吨。(中国航天系统科学与工程研究院 特日格乐) 

  进入21世纪的第二个十年,美国担心面对的区域拒止体系越发强大,导致其传统航母战斗群的生存力受到空前威胁,由此,美军正在研究多种武器系统以“对冲”目标国家的反介入及区域拒止能力。美军寄希望于通过这些武器,抵消中国和俄罗斯等国的远程打击能力,提升其海空力量介入潜在热点区域的能力。那么,这些新型武器能否成为美军未来作战的“神器”呢?

  [文/观察者网 堵开源]美国《航空周刊》杂志网站29日报道,据美国空军称,由于新一代轰炸机机内弹舱容量有限,“垂暮之年”的B-52战略轰炸机将接受改装,成为美军“第一代高超声速打击武器作战平台”。

  战术性“TBG导弹”首当其冲

  报道称,目前美国空军正准备对B-52H战略轰炸机进行升级和重新制造,计划让这种飞机持续服役到2050年。美国空军计划让这种长寿的轰炸机作为其远程打击机队的主力,与将在21世纪20年代后期入役的诺斯罗普B-21轰炸机共同执行任务。特别是,B-52将会扮演增强防区外打击能力的重要角色,因为不管是火箭助推,还是吸气式高超声速导弹都非常巨大,难以装在弹舱内。

  美国的纵深打击武器系统主要有两类:隐形飞机和远程导弹。隐形飞机有很高的任务弹性,可以持续进行高强度打击行动。但它们也有自己的问题。例如,相比于被取消的A-12隐形攻击机,F-22和F-35隐形战斗机的作战半径太小。在发起攻击时,其所依托的航母和机场处于区域拒止体系的打击半径内,战时生存力堪忧。而航程更佳、隐形能力更强的B-2和B-21隐形轰炸机的高效出动依赖于本土或关岛的个别基地。在战时,如果这些基地的安全性不能得到保障,B-21将失去作用,而B-2的打击效率将降低到不可接受的地步。

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  因此,美国研制了一系列远程导弹系统,希望借助远程导弹的纵深打击,先行清除假想敌区域拒止体系的关键节点,降低它们的作战效率。待其“软化”后再由隐形飞机靠近攻击。考虑到常规远程巡航导弹在美国假想敌的新型预警机面前容易被发现,生存力不高,美国正积极探索新体制下的远程导弹,目前集中于两个方面,一个是发展智能隐形远程巡航导弹。另一个就是发展高超声速武器。

  上世纪60年代,携带AGM-28超音速巡航导弹试飞的B-52轰炸机

  高超声速武器被普遍认为是未来远程打击武器的发展方向。它们飞行在大气层内或者大气的边缘,利用大气升力极大的延长了射程。理论上,高超声速武器可以有不输于弹道导弹的速度,非常适合打击时间敏感目标,也有利于压缩敌方防空系统的反应时间。它们飞行高度较低,使得针对弹道导弹的大气层外反导系统很难瞄准攻击他们。而由于有大气存在,高超声速武器还可以进行大范围侧向机动,压缩了大气层内外反导系统的作用距离。

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  目前主流高超声速武器分为两类,第一类是助推-滑翔武器。这类武器使用时先由助推器发射至大气层外然后以一个特定角度“扎”回大气层,再迅速拉起头部,以特定姿态高速滑翔。由于人类对高层稀薄大气的气动力还所知甚少,加上高超声速飞行器高速飞行时产生巨大热量,因此技术难度相当高。美国洛克希德·马丁(洛·马)公司发展高超声速武器曾连续遭遇失败,近两年,洛·马公司提出了“战术助推-滑翔”计划(TBG)。在这个新计划中,洛·马明确新导弹是战术性的,这意味着明确放弃了超远射程和相应的高速度。

  B-52的一个挂架能携带重5吨左右的弹药(图中挂8枚450公斤的集束炸弹)

  据猜测,TBG导弹的飞行速度在5到10马赫以内,这个速度已经被其他国家的试验性高超声速飞行器所验证。美国陆军之前使用战略导弹助推的先进高超声速武器(AHW)可能也成功证明了美国在这个速度区间的技术实力。TBG项目的最大技术风险来源于其采用空中发射,并且有“兼容mk41垂发潜力”这一要求。包括美国自己在内的其他同类高超声速飞行器助推器都是火箭或者远程导弹,它们可以携带更大体积的飞行器。美国在AHW项目中断多年后直接上马小型化的TBG项目,是否能成功还要时间来检验。

  “在高超声速方面,有几个工作正在进行,首先是要完成好几个型号的演示试验,”波音公司轰炸机项目经理斯科特·奥斯特说:“B-52轰炸机已经参与到这些技术研究当中,并且正在两项高超声速创新项目中扮演重要角色。”这些项目涉及到的大量飞行试验和验证,他表示,在这方面未来充满不确定和变化。

  智能远程巡航导弹更具威胁

  美国空军表示,B-52“按计划将在2019-20年时间段内,成为若干高超声速武器试验弹的发射平台”,他们补充说,由于这些项目开发装备时间紧迫,所以其中两种目前正在以最快速度进入原型阶段,五角大楼最新通过的804法案采购政策已经对此进行了规定。这两个项目分别是AGM-183A“空射快速反应武器”(ARRW)和“高超声速常规打击武器”(HCSW),均出自洛马公司。“预计将会有一个或更多高超声速武器项目成功,这不会改变B-52的任务模式,只是大大增强了它的远程打击能力。”军方消息源称。

  另一种高超声速武器的类型是吸气式高超声速飞行器。这类武器飞行速度低于第一类,飞行高度也相对低,因此对气动控制和结构设计要求的难度大大降低。它的设计难度主要集中在能适应从超声速到高超声速等不同速度条件的推进系统(超燃发动机),这对进气道和喷气发动机设计制造提出了很大挑战。不过,美国在该领域经验远比助推滑翔武器要多。2004年,美国航空航天署(NASA)研制的X-43A高超声速测试机在火箭的帮助下,成功在9.6马赫的速度下点燃了超燃发动机,发动机工作了11秒。

  近期,DARPA(国防部先进项目局)还有战术助推滑翔(TBG)演示计划,该计划也是洛马实施的,将为AGM-183A导弹提供技术基础。TBG计划在2019年内进行飞行测试,而快速响应武器计划预计在2021年形成早期作战能力。固体火箭助推的HCSW系统则计划在2022年进入服役。

  后来,美国空军、NASA和波音等方面组成了新的研究团队,并在2013年成功试射了X-51乘波体试验机。相比于前代X-43实验机,该机采用更具实用性的JP-7燃料,且发动机成功工作了210秒,将试验机缓慢加速至5.1马赫。在整个实验过程中,该机空气动力学响应正常,验证了吸气式高超声速飞行器的概念。目前,美国空军和国防部先进技术研究局(DARPA)推出了吸气式高超声速武器概念(HAWC),尝试将吸气式高超声速飞行器武器化。这个思路潜在的技术困难也就在于此。现在各国试验的吸气式高超声速飞行器内部都被燃料箱、复杂的散热系统等塞满。要想“武器化”吸气式飞行器,必须大幅度提高超燃发动机的效率,提高速度,减小体积来为弹头和制导系统腾出空间。这个项目推进效果如何,外界也只能拭目以待。

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  相对于高超声速领域的步履维艰,美国在智能远程巡航导弹领域的发展可谓顺风顺水。从1998年开始的AGM-158“杰萨姆”(JASSM联合空地导弹)项目经过多年改进,其射程接近1000km的增程型号AGM-158B于2014年进入批量生产阶段。该型导弹具有与现存区域拒止体系同级别的射程,能够广泛装备于美军不同类型的战斗机和轰炸机上面,其最新改型还可以从军舰上发射。该导弹的数据链和红外成像导引头允许操作人员在导弹发射后改变飞行路径、目标,甚至进行战果评估。且该导弹具有一定隐形能力,能压缩预警机对它们的发现距离,可以从预警网络的空隙中渗透进行纵深攻击。为了对抗区域拒止体系配属的先进防空舰艇和可能的航母战斗群,美国海军还为AGM-158B加装了被动无线电测向装置,可以截获区域防空舰的雷达信号,将导弹引导到目标区域附近。这些导弹可以由轰炸机或者静默潜入的驱逐舰携至区域拒止体系威胁区的外部,批量发射,形成饱和攻击,摧毁关键节点,为后续的隐形飞机攻击扫清障碍。

  由于载荷能力强,最早的高超声速试验机X-15就是由B-52挂上天的

  新武器难以根除老问题

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  在美军如此丰富的纵深攻击武器面前,美国互联网上开始出现“上百枚远程反舰导弹(LRASM)即可制胜”之类的言论。在网络用户制作的视频中,一些美国潜在对手国家的各种高价值目标都被LRASM和JASSM-ER甚至TBG等先进武器组成的纵深穿透系统炸了个遍。

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  然而现实中,并不是每一件演示动画中的概念武器都能实际装备。美国军方为了追求通用性和适装性,对武器系统的体积有超乎其他国家的要求。而且美军的纵深打击武器系统研发之初就明确针对其他国家的区域拒止体系,必须在射程和速度上压过其假想敌一头,因此技术难度大大增加,甚至超出了现有工程理论能够支持的极限。

  后来的X-43、X-51也都用B-52进行试飞

  至于那些技术风险较小,能够在最近几年投入现役的武器,也不是没有破解方法。区域拒止体系不是灵丹妙药,不升级就会被敌人的先进武器压制。因此必须采取综合方式对其升级。本质上,区域拒止体系和美国研发的纵深打击武器都是在远程目标指示系统引导下的远程武器系统。因此与美国的反区域拒止战术一样,破坏系统杀伤链中的脆弱节点是关键问题。美方叫嚣用AGM-158导弹攻击假想敌机场,除了加强机场和防空体系建设来对抗来袭巡航导弹以外,被美方威胁的国家也可以用远程巡航导弹和弹道导弹攻击美方的关键支撑机场。一旦关键机场跑道被摧毁,美国的隐形战斗机和轰炸机就无法起飞,只能停在地上被一个个定点了摧毁。而如果不将隐形飞机部署在关键支持机场,它们的打击效率就大大下降。

  美国空军的吸气式动力的高超声速武器将会使用超燃冲压发动机动力,之前B-52上曾经试射过NASA的X-43验证机,后来又发射过波音的X-51A。洛克希德公司的“臭鼬工厂”和雷西昂公司已经和DARPA签约,发展一种概念上类似的高超声速吸气式武器概念(HAWC)。对这两家公司的原型机进行的对比测试预计在2020财年(2021年)开始,也要使用B-52轰炸机作为载机。

  以彼之矛,攻彼之盾

  尽管未来最终构型尚待确定,但波音公司的奥斯特表示,“B-52的未来将受到这些潜在能力加成。毕竟这是一种‘大卡车’,很容易改装,用来携带超大型的货物飞行很远的距离,这将让它即使到2040年、2050年仍是很好的平台,不论到时候有什么新技术。”

  对于隐形巡航导弹,提升中近程防空系统的拦截能力和密度是非常重要的。美国陆军最近积极推进的中近程防空系统、美国海军推进各种“伙伴引导能力”的目标之一就是为了对抗假想敌的中远程巡航导弹。对此,研究区域拒止体系的国家自然也可以研制类似系统来对抗美国的打击手段。

  为了装载更大的武器,波音正与空军联合研究:“增强载荷方案和探索多种挂架”,奥斯特说。B-52目前可以在外部挂架上携带10150磅(约合5吨)的载荷。这让它可以携带AGM-28“灰狗”超音速导弹或者D-21隐身无人机,X-15高超声速试验机等,实验团队正在研究如何进一步增加挂架的载重能力,以便携带多枚高超声速导弹。“我们正在试验在一个挂架上携带多个,而不是一个载荷的方法。”他说。

  更重要的是,由于这些国家在研制武器时并不要求“全球部署”,完全可以将远程打击武器做得“更大更长”,从射程上压过美国的系统。此外,部署区域拒止体系的国家还可以把武器机动化,给美国的打击行动增加难度。在最近的叙利亚冲突中,俄罗斯海军利用小型舰艇发射远程巡航导弹打击恐怖分子就是一个非常值得借鉴的例子。在战时,这些小型舰艇可以隐藏在近海,灵活地打击敌人。而美方则要反复清扫大片海域才能保证突击舰队的安全。其他国家的陆基机动发射车更能隐藏在复杂地貌环境中,待美国海军打击群进入射程后发出致命一击。

  空军方面今年6月要求厂家寻找将B-52的外部挂梁从现在的10000磅提高到40000磅的方法。新的挂架那计划将取代现有的改进型通用挂架,这种挂架从上世纪60年代以来使用至今,“在它入役的时候,还没有这种需求,也没人预见到轰炸机需要携带超过5000磅的武器”美国空军要求在36-72个月内完成新挂架的发展。

  总之,美国新纵深打击武器研究是其过去长期武器研发过程的自然继续,会对现有区域拒止体系作战效能产生威胁。但这些系统不是无敌的,也有自身的技术限制和弱点。对于其他国家而言,只要加强对美国武器发展项目的跟踪,对美国新纵深打击武器的性能特点做到心中有数,并针对性的发展对抗能力,就能够抵御这些新纵深打击武器的威胁。纵深打击武器既可以作为“利矛”,也可以作为“坚盾”,其在攻守之间的发展总是螺旋上升的。在面对具有接近技术水平的对手时,美国试图同时打造不可突破的“坚盾”和无坚不摧的“利矛”,这种脱离哲学原则的想法只能失败。

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