2022年国外高超声速空面导弹发展动态研究

任春艳, 刘 颖, 张 迁, 周江阳, 史丹雅

(中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009)

0 引 言

2022年是高超声速空面导弹高速发展且具有里程碑意义的一年, 世界各国在高超声速领域经过数年的研究和发展, 孵化出多个高超声速空面导弹项目。 其中俄罗斯的“匕首”(Kinzhal)导弹在俄乌冲突战场上使用, 成为了首个投入实战的高超声速空面武器, 这也是人类武器发展史上高超声速导弹的首次实战应用, 标志着高超声速导弹正式迈入实战阶段, 这一里程碑事件也是世界各国积极投入高超声速导弹研发热潮的集中体现。 美国在2022年加快了高超声速巡航导弹的研发, 其中AGM-183A导弹在历经了三次失败后首次成功进行了助推飞行试验; 同时并行发展了多个高超声速空面导弹项目, 包括美国空军的HACM导弹、 美国海军的HALO导弹和“啸箭”导弹、 美国国防部的“牌王”导弹和HyFly2导弹。

1 俄罗斯成为首个将高超声速导弹投入实战应用的国家

1.1 Kh-47M “匕首”(Kinzhal)高超声速导弹

“匕首”导弹是俄罗斯自研的一种用于对面攻击的空射远程高超声速导弹。 该导弹采用米格-31超声速战斗机作为发射平台, 能够全天候在数分钟内对2 000 km范围内的目标实施快速打击。 米格-31战斗机能挂载1枚“匕首”导弹; 图-22M轰炸机可挂载多枚“匕首”导弹, 增加打击目标并扩大打击范围。 “匕首”导弹以航空母舰战斗群和坚固地面设施为主要打击对象, 在2022年俄乌冲突中已得到多次应用。

(1) 性能参数

“匕首”导弹型号为Kh-47M2, 由俄罗斯空天军基于伊斯坎德尔-M陆基战术弹道导弹研制而成, 弹长7.2 m, 弹径1.2 m, 采用核与常规战斗部, 其质量约500 kg, 飞行马赫数可达10, 飞行高度20 km。 图1为“匕首”导弹尾部的整流罩以及整流罩内部的燃气舵3D效果图。

图1 “匕首”导弹尾部的整流罩以及整流罩内部的燃气舵3D效果图Fig.1 3D drawings of tail fairing and gas rudder of Kinzhal missile

该导弹投放后, 在自身动力下可以先沿弹道做类抛物线飞行, 在接近目标后进行一定幅度的跃升和机动,最后俯冲并对目标进行灌顶攻击。 该导弹通过卫星、 飞机、 地面或海面控制台接收实时信号, 更新导弹飞行路径规划, 最后接近目标时采用雷达制导。

2022年8月, 俄罗斯媒体披露“匕首”导弹的主要载机升级为米格-31战斗机的改型米格-31I战斗机。 米格-31I战斗机首次配备了独特的数字系统、 电子遥控系统和机载计算机, 使飞机能在无需飞行员干预的全自动模式下进入需要的发射轨道, 择时发射高超声速导弹。 首批验证机已通过了运行试验, 并且参加了2022年初举行的“战略力量”演习。 米格-31K战斗机也将继续服役。 远程航空兵已经组建了装备“匕首”导弹的米格-31航空团。 近年来, 俄罗斯一直在为即将装备“匕首”导弹的空天军部队修建基础设施, 国内几个地区已经建成“匕首”导弹的保管库和维护测试平台[1]。

(2) 试验和部署

“匕首”导弹在北极的试验历时数年, 于2021年12月成功结束。 俄罗斯空天军飞行员在试验中演练了空域巡逻, 并成功发射“匕首”导弹。 俄罗斯在北极测试“匕首”高超声速系统, 主要为了检验米格-31K战斗机及其挂载的“匕首”导弹对高寒环境的适应性。 如果该系统已经在北极极限温度条件下通过试验, 意味着其可以在任何气候条件下作战。 目前俄罗斯把米格-31K战斗机和“匕首”导弹部署在了南部地区, 完成测试之后, 俄罗斯可能会把其部署在北方舰队和东部军区。 此次试验的成功, 将极大提高俄罗斯海军的反舰作战以及对地攻击能力, 尤其是打击大型水面战舰的能力[2]。

2022年2月, 在俄罗斯举行的“战略威慑力量”演习期间, 俄罗斯空天军利用米格-31I战斗机发射“匕首”导弹成功击中了预定的陆上和海上靶标, 本次演习也进一步验证了“匕首”导弹打击陆上和海上目标的能力[3]。 同月, 俄军在下诺夫哥罗德地区部署了一个独立的装备“匕首”导弹的米格-31K战斗机航空团, 隶属于远程航空指挥部。 这是俄罗斯第一次在远程航空兵中设立配置战斗机的航空团。 新的航空团已开始执行战斗训练任务, 米格-31K战斗机可以护送远程轰炸机, 并用“匕首”导弹执行打击任务, 使联合行动计划更易实施[4]。

2022年8月, 俄罗斯国防部宣布俄军已在加里宁格勒部署了3架挂载“匕首”导弹的米格-31战斗机(如图2所示)。 米格-31战斗机与俄罗斯第六防空军, 以及波罗的海舰队海军航空兵演练了协同作战。 俄罗斯国防部补充表示, 这些战斗机将在加里宁格勒进行全天候战备值守[5-6]。

图2 挂载Kh-47M2“匕首”导弹的米格-31战斗机Fig.2 Kinzhal missile loaded on Mig-31 fighter

2022年11月, 俄罗斯海军宣布将在远东地区部署配备“匕首”导弹的米格-31战斗机, 可实现在美国海军第七舰队的防空火力范围之外发动打击, 从而获得了战略优势[7]。

俄罗斯“匕首”导弹试验的连续成功和部署版图的不断扩展, 向外界展示该武器的优良性能, 也意味着俄罗斯在该领域将继续保持相对军事优势。

(3) 实战应用

2022年3月18日, 俄罗斯空天军使用“匕首”导弹成功打击了乌军的一个大型地下导弹和航空弹药库, 该弹药库此前是苏联时期用于储存核武器的地下基地, 拥有较为坚固的地下抗打击设施。 俄罗斯“红星”电视台还公布了“匕首”导弹打击该目标的视频, 视频显示, “匕首”导弹以近乎垂直角度命中弹药库, 弹药库发生爆炸并起火, 建筑被摧毁(如图3所示)。 此次作战行动, 既是“匕首”导弹的首次实战, 也是人类历史上高超声速导弹的首次实战。 验证了“匕首”导弹打击地下坚固设施的有效性[8]。

图3 俄罗斯无人机拍摄的“匕首”导弹命中乌军大型地下弹药库一瞬Fig.3 Kinzhal missile hitting Ukraine’s large underground ammunition dump shot by the Russion UAV

2022年3月20日, 俄军再次使用“匕首”导弹系统摧毁乌克兰武装部队在尼古拉耶夫地区的大型燃料和油料储存基地。 该基地此前为乌克兰南部战区的装甲车供应主要燃料[9]。

2022年4月11日, 俄军第三次发射“匕首”导弹, 打击位于顿涅茨克北部恰索夫亚尔一处陆军指挥所。 目前, 俄军尚未公布具体是哪种平台发射的“匕首”导弹[10]。

2022年8月7日, 俄罗斯空天军使用多枚“匕首”导弹打击乌克兰位于维尼茨地区的重要军事目标。 乌方表示在遭受俄军打击时, 位于维尼茨地区的乌克兰导弹预警系统失效, 并分析“匕首”导弹的技战术性能使得乌克兰防空反导设施未能探测并压制目标。 8月21日, 俄罗斯国防部表示, 俄军队在俄乌冲突中使用了最新武器: 苏-57战斗机和“匕首”高超声速导弹[11]。

2022年11月7日, 乌克兰境内多处目标遭到俄罗斯空天军的猛烈轰炸, 俄罗斯空天军的2架苏-57战斗机承担了此次轰炸任务, 期间共发射4枚“匕首”导弹, 集中摧毁了包括弹药库和油料库等在内的3处乌克兰军方重要目标。 苏-57战斗机的内置主弹舱比较狭小, 不具备内埋装载“匕首”导弹的条件, 外挂必然会影响苏-57战斗机的隐身性能。 对此有分析指出, 俄罗斯未来很有可能将研发小型“匕首”导弹[12-13]。

2022年, 俄军在俄乌冲突中数次发射“匕首”导弹, 该导弹以极强的突防性能完成任务, 实战效果突出。

(4) 未来应用

俄罗斯正在升级图-22M3远程轰炸机和图-160战略轰炸机, 计划使用轰炸机挂载多枚“匕首”导弹以提高对海和对陆的打击能力。 图-22M3远程轰炸机是在战略和远程航空飞机系统大规模改进计划的框架内研制的。 在改进过程中, 该飞机配备了基于国产组件的先进数字航空电子系统, 大大提高了飞机系统的作战能力, 包括提高战术效率和提供更大的作战半径。 图-160M轰炸机则至少可挂载3枚“匕首”导弹[14-15]。

未来, 挂载“匕首”导弹的图-160M轰炸机与米格-31战斗机、 图-22M3轰炸机配合使用, 将组建起俄罗斯空天军的新型导弹载机机队[16]。

(5) 事 故

2022年9月15日, 一架不明飞行器在斯塔夫罗波尔边疆区北部坠毁, 导致6名消防员受伤。 现场照片显示这是一枚“匕首”导弹, 由于导弹残骸还带着尾部的整流罩, 因此这应该是一枚发动机未能点火、 发射失败而坠毁的“匕首”导弹(如图4所示)[17]。

图4 “匕首”导弹坠毁残骸图Fig.4 Crash debris of Kinzhal missile

1.2 Kh-95远程高超声速导弹

2021年8月, 俄军总参谋部军事学院院长披露, 俄罗斯国防部正在为航空航天部队研制和部署一款代号为Kh-95的远程空射高超声速导弹, 这是首次公开该弹的存在。 同年11月, 俄罗斯《军工信使》网站对Kh-95导弹研制原因、 导弹关键性能指标、 搭载平台存在的问题进行了预测分析。 分析指出Kh-95导弹的射程将超过5 500 km, 搭载平台为经过改进的图-160M轰炸机、 图-22M3M轰炸机和PAK DA“使者”轰炸机[18]。

据悉, 2022年该项目的试验设计工作进展很快, 这一导弹已经完成演示样弹的研制。 该弹已与载机一起开始了试验, 试验的性质、 试验使用载机型号和项目的其他细节严格保密。 俄罗斯空军远程航空兵司令部将是此装备的未来用户。 但Kh-95导弹的列装、 量产、 形成战备能力的时间仍然没有确定。

1.3 “锐利”高超声速导弹

俄罗斯《消息报》在2021年报道, 俄军将在2022年测试命名为“锐利”的新式小型机载高超声速导弹, 该导弹采用先进的冲压喷气发动机技术, 注重小型化, 首次采用大气层内可控高超声速飞行技术, 由彩虹机械制造设计局负责研制, 可装备图-22M3轰炸机和苏-34战斗轰炸机。 “锐利”导弹一旦部署, 将使俄罗斯继续保持高超声速武器领域领先地位, 成为其新型常规打击力量的重要组成部分。

“锐利”导弹的另一个主要特点是其尺寸和重量要明显低于“匕首”导弹, 可以装进图-160轰炸机的弹药舱, 图-22M3轰炸机外部挂弹架至少可挂载3枚该型导弹。 该弹突防能力更强, 打击效率更高, 足以有效打击高价值的航空母舰战斗群[19]。

1.4 “幼虫”-MD高超声速武器系统

2021年, 俄罗斯表示正在为苏-57战斗机开发“幼虫”-MD(Larchinka-MD)高超声速武器系统。 该武器的主要研制单位是俄罗斯战术导弹集团(KTRV), 作为首个可内埋在第五代战斗机上的新型高超声速导弹, 可用于攻击敌方海上目标, 未来将替代装备库中的Kh-31超声速反舰导弹。

“幼虫”-MD武器系统设计挂载在苏-57战斗机内置弹舱内, 其动力装置采用“产品70”冲压发动机。 俄罗斯《消息报》公布, 该导弹的最大射程为110 km, 飞行马赫数可达到8～10。 此外, 俄罗斯军事专家认为, 导弹名称中的“MD”很可能代表近程弹药, 表明“幼虫”-MD导弹的射程较其他俄罗斯高超声速武器更近, 可能约为几百千米。 2022年该产品仍处于原型设计阶段, 尚未进行试飞[20]。

2 美国多个高超声速空面导弹项目齐头并进

2022年, 虽然美国成功试射了高超声速导弹, 但与实战化还有距离。 美国国防部已将研发高超声速武器列为高优先级任务并增加研发资金, 同时增加了多项高超声速空面巡航导弹项目, 美军希望通过加大研发力度以及加快研制进度, 尽快实现高超声速打击能力。

2022年2月3日, 美国国防部与超过12家防务承包商开展了线上视频会议, 要求各承包商加快发展高超声速武器步伐, 力求在与其他大国的高超声速武器竞争中取得优势[21]。

2.1 AGM-183A高超声速导弹(空射快速响应武器ARRW项目)

美国AGM-183A高超声速导弹, 是一款由美国洛克希德·马丁公司研发生产的机载空射高超声速导弹, 同时也是美国空军“空射快速响应武器”(ARRW)项目的直接产物, 该项目实际是美国国防高级研究计划局(DARPA)与美国空军研究实验室(AFRL)合作开展的“战术助推滑翔”(TBG)项目的一个延续, 于2018年正式启动, 旨在依托TBG项目取得的成果, 为美国空军发展一款可供战斗机挂载的机载空射高超声速导弹, 以用于打击敌方的各类面目标。

美国空军公布AGM-183A导弹采用GPS+惯导导航制导方式, 主要用于打击软目标或固定目标; 但从目前美军最新表述中可看出, 未来该弹有望具备移动目标打击能力。 推测按照美军高超声速导弹逐步迭代升级的发展思路, 首批AGM-183A导弹可能只能打击固定目标, 未来可能具备时敏目标的打击能力。 该弹采用楔形的高升阻比外形设计, 具有更好的横向与纵向机动性, 但控制难度很大[22]。

(1) 性能参数

据最新披露信息, AGM-183A导弹由固体燃料火箭助推器和楔形滑翔体组成。 弹重约2.5 t, 弹长约5.9 m, 弹径约0.66 m, 平均飞行马赫数为6.5～8。 导弹的头部整流罩内, 安装有一个可分离、 无动力的高超声速滑翔体, 滑翔体采用乘波体外形设计, 呈楔形构型, 尾部还带有两个小侧翼(如图5所示)。 滑翔体整体质量约68 kg, 装有高爆钨制破片杀伤战斗部, 并采用近炸引信方式打击目标, 最大飞行马赫数约10, 射程大于926 km。 AGM-183A导弹的作战方式是通过载机升空后飞行到一定高度, 导弹的助推器点火将导弹加速至最高速度, 滑翔体与导弹助推器分离; 之后, 滑翔体在临近空间进行高超声速滑翔飞向目标, 并进行复杂机动使敌方难以跟踪和拦截; 最后, 滑翔体再入打击时将进行弹道下压, 以接近垂直角度俯冲攻击目标[23]。

图5 美国空军AGM-183A高超声速导弹Fig.5 AGM-183A hypersonic missile of USAF

美国空军称, AGM-183A导弹将优先装备B-52H, B-1B和B-2等战略轰炸机, 后续也可装备于F-15EX战斗机。 该导弹可同时装备于轰炸机和战斗机平台, 根据不同机型实现机身外挂或内置武器舱, 将极大提升美国空军的作战能力。 一架B-52轰炸机可携带4～6枚AGM-183A导弹。 该导弹的主要优势为飞行速度快且弹道多变, 拥有良好的突防能力。 但由于其配备的战斗部较小, 在打击一些陆上或海上的加固目标时, 会出现毁伤能力不足的情况。 AGM-183A导弹采用了战术助推滑翔(TBG)项目技术。 这两个项目共享了楔形的高升阻比布局, 但助推发动机并不相同[24]。

(2) 试验情况

2022年, 从试验整体进展情况来看, 挂载飞行试验等都取得成功, 实弹发射飞行试验经过几次失败后, 也取得里程碑式进展[25]。

2022年1月27日, 美国国防部作战试验鉴定办公室(DOT&E)发布了年度报告, 表明AGM-183A导弹挂载飞行试验和助推器试验失败的主要原因是助推器舵面控制系统和作动器故障。 同时还表示美国高超声速试验能力存在大量缺陷, 不足之处包括: 远距离的飞行试验空域、 试验场测试传感器、 有代表性的威胁目标、 外军导弹防御系统替代品、 可以评估美国高超声速防御系统有效性的外军高超声速导弹替代品等。 例如, 美国陆军和美国海军的测试高超声速武器的联合飞行活动在有效性、 适用性和生存能力方面并没有产生足够多的数据, 不能支持活动从第1阶段(即通用滑翔体飞行性能和任务局限性试验)转移到第2阶段(即作战演示验证试验)。 而美国空军由于要与美国陆军、 美国海军及美国导弹防御局争夺试验飞行空域、 目标区域和试验支持设备, 导致AGM-183A导弹的试验进度出现推迟[26]。

2022年3月, TBG项目验证弹秘密完成试射。 DARPA拒绝透露关于本次TBG原型弹试验的任何细节。 但2023财年的预算要求文件表明, 本次试飞中的部分或全部系统没有达到预期[27]。

2022年5月14日, 美国空军首次成功进行了AGM-183A导弹的助推飞行试验, 而这也代表着该弹在历经了前三次失败的助推飞行试验之后, 取得了一次里程碑式的进展, 对于推进该导弹研制具有重要意义。 AGM-183A导弹由B-52H轰炸机挂载, 升空后与载机分离, 然后助推器点火, 并按“预期时间”燃烧, 将导弹加速到至少马赫数5, 但滑翔体是否与助推器分离、 滑翔飞行等细节未透露。 另据报道, NASA的一架WB-57F飞机于5月14日在南加州海岸上空进行了短暂飞行, 为飞行试验提供支持[28]。 图6为B-52H轰炸机连续发射4枚AGM-183A导弹想象图。

图6 B-52H轰炸机连续发射4枚AGM-183A导弹想象图Fig.6 Imagination of B-52H bomber launching four AGM-183A missiles continuously

2022年7月13日, 美国空军宣布AGM-183A导弹已于当天完成第二次动力飞行试验。 此次试验使用的载机仍为B-52H轰炸机, 美国空军表示试验展示了该导弹达到和承受高超声速的能力, 并将帮助该项目收集数据, 为未来的试验提供信息。 此次试验还证实了该武器能够安全地与飞机分离, 并在防区外击中目标。 随着ARRW项目助推器试验阶段的结束, 美军将推进到第二阶段, 乘波体滑翔试验。 此次试验成功展示了AGM-183A导弹助推器的性能, 可以扩大该武器的作战范围。 美国空军没有透露当天飞行试验的细节[29]。

2022年12月9日, 美国空军宣布成功完成AGM-183A全备弹的首次飞行试验。 该全备弹从B-52H轰炸机上发射, 成功与载机分离后加速达到高超声速, 完成飞行路线后在目标区域成功引爆战斗部。

美军高超声速导弹适配平台改装工作与导弹研发同步进行。 美国空军依托波音公司为B-52轰炸机研制“大力神”(Hercules)挂架, 使挂载AGM-183A导弹的能力由4枚提升至6枚[30]。

(3) 未来发展

2022年4月, 根据美国空军披露的2023财年预算信息, 取消了采购12枚该导弹的计划, 将投入4.59亿美元用于支持AGM-183A导弹之后的研发, 同时花费4 656万美元以采购1枚AGM-183A导弹的样弹, 虽然AGM-183A导弹项目在2022年取得一定进展, 但美国空军可能将重新评估该弹未来的计划, 该导弹的未来尚不确定[31]。 2023年3月, AGM-183A导弹的发射试验再次失败。 美国空军负责人在战术航空组预算听证会透露AGM-183A ARRW项目或将在最后2枚全备弹完成飞行试验后终止, 并表示鉴于该导弹的表现, 美国空军可能会将高超声速武器发展重点转向HACM项目[32]。

2.2 高超声速攻击巡航导弹(HACM)

2022财年美国空军基于“高超声速吸气式武器概念”(HAWC)预研项目成果, 正式启动“高超声速攻击巡航导弹”(HACM)项目, 计划2027年部署空军首型高超声速巡航导弹, 该导弹将是一种空射防区外对面攻击武器, 飞行马赫数约6, 射程近1 000 km, 配备超燃冲压发动机, 搭载平台可能为F-15EX战斗机或B-52轰炸机。

HACM项目继承了HAWC项目的乘波体外形, 具有阻力低、 升力高的气动特性, 可提高飞行性能, 实现以较小的推力维持高超声速飞行; 推进系统采用双模态超燃冲压发动机, 可在亚燃、 超燃+亚燃以及超燃等不同模态下工作, 高马赫数时推进性能佳。

2022年9月, 美国空军授予雷神公司一份价值9.85亿美元的合同, 以支持HACM的开发和演示。 该导弹采用吸气式超燃冲压发动机。 美国国防部在合同授予公告中表示, 合同任务是通过基于模型的关键设计审查、 鉴定、 集成、 制造和测试, 以便为HACM系统的设计、 研发和最初交付提供保障, 这项工程预计于2027年3月完成, 合同期内将交付2套HACM导弹。 HACM项目是美军目前主推的7个高超声速项目之一, 美军已赋予该项目一个新型号AGM-182A。 如果成功, AGM-182A导弹将成为美军首款高超声速巡航导弹。 图7为美国雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司联合研制的高超声速巡航导弹概念图。

图7 美国雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司联合研制的高超声速巡航导弹概念图Fig.7 Imagination of hypersonic cuise missile jointly developed by Raytheon and Northrop Grumman

美国空军希望优先考虑将该导弹与F-15E战斗机集成进行飞行试验。 雷神公司与诺斯罗普·格鲁曼公司一直在为DARPA开发吸气式超燃冲压发动机系统, 并表示这项技术可能会应用于HACM导弹项目, 两家公司的HACM原型机在2021年进行了飞行试验[33]。

2.3 高超声速空射进攻性反水面目标导弹(HALO)

美国海军在2023财年预算申请中, 将2022财年首次披露的“进攻性反水面战武器增量2”(OASuWInc 2)项目正式更名为“高超声速空射进攻性反水面目标导弹”(HALO), 计划快速采办一型用于航空母舰舰载战斗机的新型高超声速巡航导弹。 据悉, 美国海军HALO导弹飞行马赫数至少达到5, 射程可能也在1 000 km左右, 搭载平台可能为F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗机等, 预计2028财年投入使用。

“进攻性反水面战增量”是美国海军重要反舰武器项目群, 在第I阶段开发并形成“远程反舰导弹”(LRASM)装备, 第II阶段在2022财年启动, 为未来海军开发高速远程空射武器系统, 提供反舰作战能力, 使美国海军能够在濒海区域和反介入/区域拒止环境中开展作战与掌握控制权, 应对远交战下的高端威胁[34]。

HALO项目作为美国海军远程火力投资的一部分, 旨在发展一种远程高超声速空射武器系统, 为其提供卓越的反水面战能力, 使其能在濒海水域和反介入/区域拒止环境中作战, 应对不断发展的威胁。

据2023财年预算信息, 美国海军将通过OASuW可选方案分析、 原型设计及技术演示验证, 有针对性地成熟分系统技术, 并对组件和全尺寸原型进行设计。 2023财年, 美国海军将依托多个供应商成熟关键设计, 完成系统需求审查, 并进行武器数据链(WDL)分系统开发。

HALO项目采办策略将根据成本和基于任务目标的性能参数确定采办计划, 旨在为作战人员提供经济可承受性打击能力。 美国政府将遵循竞争性、 分阶段原则, 初期侧重于系统概念、 基于模型的系统工程(MBSE)、 初步设计、 技术开发及技术集成; 后期再选取合适报价方, 授出下一步合同, 继续进行详细的设计和生产。 这项工作将使用数字工程和基于模型的系统工程实践进行需求确定、 设计、 贸易研究及分析, 并完成未来作战条件下的系统鉴定、 组件/分系统试验、 制造和维护的相关技术规划。

在经费投入方面, 根据2023财年预算文件, 美国海军将在2023～2027财年为HALO项目编列4.44亿美元。 此外, 加上2022财年在OASuW项目下编列的5 696万美元, 该项目预计总共将投入约5亿美元。

美国海军HALO项目与美国空军HACM项目不同, 美国海军需要一种可在航空母舰舰载机上操作的高超声速导弹, 这意味着HALO导弹长度更小。

在该弹的定位及作战能力上, 美国海军明确HALO是作为进攻性反水面战武器(反舰导弹)的发展型号, 即作为LRASM的后续型号, 因此其首款空射高超声速巡航导弹应该具备末制导能力[35]。

2.4 “啸箭”(Screaming Arrow)高超声速巡航导弹

2021年8月, 美国海军研究办公室(ONR)发布了“啸箭”空射高超声速巡航导弹项目征询书, 旨在开发验证一型由F/A-18E/F“超级大黄蜂”舰载机挂载的高超声速巡航导弹原型。 美国海军计划在已有的高超声速技术成果的基础上进行有限改进, 快速研发出达到技术成熟度(TRL)6级的高超声速武器, 用于攻击敌军的水面舰艇和其他高优先级的水面/地面目标。 项目研制周期为42个月。

招标书披露“啸箭”项目的设计技术指标:

(1) 搭载两种不同类型的战斗部;

(2) 两种机载发射条件(Ma=0.8): 9 100 m/10°; 12 000 m/平飞;

(3) 使用F/A-18E/F战斗机3/4/8/9号挂点挂载, 可实现4枚在舰起飞, 以及挂载2枚着舰;

(4) 转运箱尺寸限制: 长4.6 m、 宽1.0 m、 高1.1 m。

美国海军的目标是进行3次试验飞行, 包括进行原型样机的带飞、 空中发射分离、 控制飞行、 助推器点火运行、 弹药巡航体与助推器分离、 巡航体控制飞行、 巡航体发动机启动、 巡航体加速到巡航状态、 巡航体处于巡航状态、 巡航体降落、 巡航体末段飞行轨迹和巡航体飞行影响等多方面的验证。 2022年该项目仍处秘密研制阶段, 美国海军并未公开更多细节[36]。

2.5 “牌王”(Gambit)高超声速导弹

2022年7月, DARPA公布一项适用于第四代战斗机的“牌王”(Gambit)新型高超声速导弹计划, 旨在利用具备潜在尺寸、 燃烧效率优势的旋转爆震发动机技术, 设计和演示一型以旋转爆震发动机为动力的远程导弹, 远程打击时敏目标, 计划周期为42个月。 该系统能够在反介入/区域拒止(A2/AD)环境中实现高超声速、 远程空地打击能力。 该计划分两个阶段, 每个阶段18个月: 第一个阶段需要竞标者完成初步设计和一些有限试验; 第二个阶段将最终完成设计并进行系统的全面飞行试验。 该通告是在美国国防部对旋转爆震发动机技术进行了长达两年的研究和试验之后发布的。 图8为DARPA公布的“牌王”导弹发射的想象图。

图8 DARPA公布的“牌王”导弹发射的想象图Fig.8 Imagination of Gambit missile launcheleased by DARPA

旋转爆震发动机的特点在于发动机重量更轻、 动力输出更强、 燃料消耗更低, 可以为高超声速导弹提供射程和速度能力上的重大优势, 或者在相同的速度和射程下提供尺寸更小的武器, 并且该技术可以使高超声速武器的价格更加低廉。

虽然公告公布细节较少, 但相关信息依然指向了美国国防机构目前所面临的具体挑战。 例如提到“牌王”导弹在“反介入/区域拒止”环境中的使用, 这一直是近年来美国国防部的重点[37]。

2.6 “高超声速飞行2”(HyFly2)导弹

2022年6月, 波音公司发布了两种可装备舰载机的新型导弹概念方案, 其中一种就是使用双燃烧室超燃冲压发动机的HyFly2高超声速导弹。 在公布的概念图里, F/A-18F战斗机挂载SPEAR和HyFly2高超声速导弹, 如图9所示, 每架F/A-18F 战斗机可挂载4枚HyFly2导弹。 波音公司表示HyFly 2导弹也有可能支持美国海军HALO武器项目研制[38]。

图9 波音公司HyFly2概念设计效果图Fig.9 Conceptual design rendering of Boeing HyFly2 missile

2020年10月, 美国国防部中途将波音公司纳入HyFly2马赫数6双燃烧室高超声速巡航导弹的竞争。 HyFly2计划是波音公司HyFly计划的后续项目。 2021年8月, 波音公司在“2021海上、 空中、 太空博览会”上, 公布HyFly2新型高超声速巡航导弹概念设计效果图。 波音公司称, HyFly2开发处于系统需求审查阶段, 正致力于降低推进系统风险, 随后将进入初步设计审查阶段。

除波音公司外, 美国海军HyFly2计划可能加入另外两个研发团队: 一个是洛克希德·马丁公司/航空喷气·洛克达因公司联合研发团队, 另一个是雷神技术公司/诺斯罗普·格鲁曼公司的联合研发团队[39]。

2.7 小 结

随着美军助推滑翔高超声速导弹研发的屡屡受挫, 以及吸气式高超声速导弹技术的不断突破, 美军或将重新审视高超声速导弹发展路线, 从2022年美国空军和海军公布的多个高超声速巡航导弹项目可见一斑。 虽然这些导弹的设计规范尚未公布, 但其在速度、 尺寸和射程之间存在设计权衡。 美国空军目前更倾向于发展高超声速攻击巡航导弹, 因其可以与更多的美国空军飞机平台兼容, 从而提高空军作战能力。 一方面美军将加大对高超声速巡航导弹的投入, 以期快速部署高超声速能力; 另一方面, 对于AGM-183A导弹, 可能保持一定限度的资金继续投入, 将其作为技术储备, 应用于其他装备的开发与更新换代上。

除了上述项目, DARPA和各军种实验室正在资助许多与高超声速飞行相关的研究项目, 如寻求开发技术知识或组件, 以增加高超声速空面导弹的射程或有效载荷, 或增强控制其进行机动和瞄准的能力。

3 发展特点与趋势

3.1 实现高超声速空面导弹实战化的发展里程碑

近年来, 随着高超声速武器研发关键技术的突破, 高超声速武器已逐步由设想变为现实。 美俄等大国近年来在该领域都有所发展和突破。 而俄罗斯的“匕首”导弹无论是研发还是实战部署, 无疑都走在了前面, 实现了该领域的非对称战略优势。 2022年, 在俄乌冲突中, 俄军空中发射“匕首”导弹成功打击了敌方地面军事目标, 实现了人类历史上高超声速空面导弹的第一次实战记录。 实战化也是美国高超声速空面武器追求的紧迫目标。 美军在高超声速空面领域工程研制项目经费总体上呈增长态势, 与之形成对比的是DARPA的预研项目经费呈下降趋势, 表明美国将更多的经费投入能够实战化的型号领域。

3.2 高超声速空面导弹的发展应面向打击时敏移动目标

对高超声速空面导弹作战的典型应用是在对抗环境下对其“反介入/区域拒止”体系关键节点实施打击。 这些关键节点除了预警雷达、 指控中心等高价值固定目标, 还包括机动式弹道导弹发射车、 远程防空系统、 航空母舰等高价值时敏移动目标。 目前, 国外不管是已实战部署的, 还是正在研制的型号, 基本上都是面向打击固定目标设计, 打击时敏移动目标的能力有限。

2022年5月, 美国空军部长就曾表示目前美国的高超声速武器缺少对移动目标的打击能力。 而这种能力对空军作战来说至关重要。 虽然目前存在一些可使用高超声速武器高效费比打击的固定目标, 但仍希望未来有更高等级的打击能力, 其发展动向值得高度关注。 美国国防部目前开发的高超声速空面导弹的设计足以打击固定目标。 但还需要改进瞄准技术(寻的导引头或其他类型的传感器), 以提高其打击移动目标的精度[40]。

3.3 高超声速空面导弹的设计趋于远程化

现代防空系统、 歼击/截击机的作战半径在不断增长, 使用远程轰炸机发射高超声速空面导弹时, 如果导弹射程不足, 将无法确保完成指定任务。 为了取得制空权, 赢得对敌作战行动, 需要研制射程、 速度双优的新型机载导弹武器。 增加高超声速导弹的射程在现代战争中极其重要, 射程更远意味着可在敌军防区外发起攻击, 自身发射平台的安全性将得到显著提高。 例如, 俄罗斯空天军研发的Kh-95导弹, 就可以将轰炸机战斗使用效能风险降到最低。 超远程高超声速导弹能够将敌人最先进的地空导弹、 歼击机掩护体系瞬间化为乌有。

3.4 高超声速空面导弹设计趋于小型化和轻量化

无论是俄军还是美军都在积极研发尺寸更小、 重量更轻的高超声速空面导弹。 这类导弹可以挂载在更多的战斗机平台, 实现更加灵活的部署, 提供更多的整体作战能力。 美军高超声速空面导弹遍地开花的一个主要原因是美国的空射平台多、 平台质量好, 所以其发展重点还是空射型。 为了让高超声速空面导弹与更多的优质平台兼容, 小型化和轻量化设计成为趋势。 2022年, 美国空军首次开始研制可与战术飞机兼容的小尺寸空射高超声速导弹, 也积极发展相关技术。 例如, 美军研发具有更高效率和更小质量的旋转爆震超燃冲压发动机, 为高超声速空面导弹提供动力。

高超声速空面导弹的小型化、 轻量化也意味着其可以装载在隐身战斗机的内置弹舱, 显著增加空面突防能力, 实现近距快速精准打击各类地面水面关键目标。 同时, 其小型化、 轻量化也在为未来量产后的低成本化打好基础。

3.5 高超声速空面导弹呈现多平台、 多射程系列化发展

高超声速导弹由于其飞行速度快、 突防能力强等优点, 已被各国列为空面武器发展重点项目。 目前俄罗斯处于世界领先地位, 并不断扩大其在该领域的发展版图, 研发不同射程的导弹与更多样化的平台集成。 其隐身战斗机配备近距“幼虫”-MD导弹, 同时为米格-31战斗机装备中远程的“匕首”导弹, 为图-22和图-160轰炸机研制Kh-95远程高超声速导弹。 俄罗斯正在为其航空兵部队打造全方位多射程高超声速空面打击能力。 美国紧随其后, 为轰炸机研制AGM-183导弹, 为战斗机研发HACM导弹, 为舰载战斗机研发HALO, Hyfly2和“啸箭”等导弹, 为第四代战机研发“牌王”导弹。 虽然目前还没有取得里程碑式进展, 但多平台、 系列化发展已初见端倪。

4 结 束 语

高超声速武器与传统的声速/亚声速武器相比, 具有天然的优势, 其在毁伤性能、 作战空间、 作战效能等多个领域都有着大幅度突破。 可以预见, 在未来战争中, 高超声速武器的地位将会进一步提高, 其对于整体战场态势的影响力也会进一步扩大。 对于高超声速空面导弹而言, 可以依靠空中平台极限发挥其速度快、 航程远、 部署灵活等优势, 能够快速地对各类地面、 水面目标进行精准打击, 属于空面导弹的高超声速时代已然到来。

2022年, 俄罗斯在高超声速空面导弹的实用化和部署水平上拔得头筹。 但同时还要看到, 美国在该领域的技术积累深厚, 人才充足, 军工体系完善而先进, 资金更是雄厚。 未来如何发展, 让我们拭目以待。