高速截击武器系统发展分析

没得比

　　高空高速截击武器的起源

　　20世纪60年代，美苏争霸愈演愈烈，战略轰炸机配装核武器的组合成为震慑对手的利器。为了满足国土防空的需求，尽早把对手的战略轰炸机拦截于国土之外，提升飞行高度和飞行速度成为战斗机的一种设计思路，后来出现了专门的截击机，也促使空空导弹发展史上出现了一个专门的分支——高空高速截击空空导弹。

　　AIM-47空空导弹

　　为了应对苏联的战略轰炸机，美国空军于20世纪50年代中期实施了“试验性远程截击机”计划，其中XF-108战斗机是重要的组成部分，其最大飞行速度达到Ma3。AIM-47空空导弹是休斯公司为XF-108研制的专用武器。随着XF-108的下马，休斯公司为了继续AIM-47的研制，把其作为YF-12高速攻击机的配套武器，使之最终成为首款高速截击武器。


　　AIM-47A

图：P-40空空导弹

　　AIM-47空空导弹弹长4.2m，弹径0.39m，翼展0.84m，重450kg，发射速度Ma3.2。AIM-47未经历过实战，只是在研制阶段进行过多次飞行试验，其中1963年3月进行了高速机弹分离试验，试验中AIM-47在22.8km高度和速度为Ma3的条件下完成了发射，机弹高速分离试验为高速截击武器系统的应用奠定了基础。20世纪60年代中后期，由于军费需求过大，并且弹道导弹已经替代战略轰炸机成为核武器的最佳载具，美国取消了AIM-47的生产计划。

　　P-40空空导弹

　　与美国类似，苏联为了应对美国的XB-70远程高速战略轰炸机和SR-71高空高速侦察机，于20世纪50年代末开展了米格-25高空高速截击机的研制，P-40空空导弹即为米格-25专门研制的高速截击武器。

　　P-40空空导弹采用鸭式气动布局，两级固体火箭发动机，弹长6.3m，弹径0.36m，翼展1.45m，重量为460kg，发射速度为Ma2.5。P-40是首个防御临近空间高速飞行器的导弹，虽然没有击落临近空间目标的纪录，但其采用的大尺寸气动控制面、大当量战斗部等技术为高速截击武器进行临近空间防御提供了支撑。

　　AIM-97空空导弹

　　20世纪70年代中期，米格-25的卓越性能引起了美国的高度关注，其飞行速度超过Ma3并可携带远程空空导弹。为应对这一威胁，美国为F-15战斗机研制了AIM-97空空导弹，其弹长4.6m，弹径0.34m，弹重590kg。AIM-97和P-40空空导弹是仅有的两款研制成功的防御临近空间高速飞行器的导弹。

　　20世纪70年代之后，随着弹道导弹的战略地位日益明显，战略轰炸机的地位下降，用以配备高速截击机为使命的空空导弹渐渐淡出了历史舞台。进入21世纪以来，随着临近空间高速飞行器的迅猛发展，高速截击武器系统或将再次成为国土防空的重要角色。

　　临近空间高速飞行器带来的挑战

　　现实的情况是，临近空间高速飞行器已经成为国外的一项发展重点。自20世纪90年代以来，各军事大国已经投入了数百亿美元的研制经费。但受到技术水平的限制，目前国外临近空间高速飞行器大多还处于关键技术的演示验证阶段，部分项目正向实用化进行转变，但距离装备尚有一定的距离。

　　以美国为代表的军事强国开展了众多的临近空间高速飞行器演示验证计划，通过对其发展情况的综合分析，大体可以划分以下三类。

　　临近空间高速巡航类飞行器

　　目前，这类飞行器中发展态势较好的典型代表是X-51A验证飞行器。X-51A是美国空军研究实验室(AFRL)和美国国防部预研局(DARPA)的联合研究项目，主要是验证超燃冲压发动机推进飞行器的可行性，计划将其发展为一种飞行速度为Ma5~7的高超声速全球精确打击武器。X-51A验证飞行器由B-52轰炸机空中发射，助推发动机加速至超燃冲压发动机点火进入巡航飞行，2010-2013年共进行了4次飞行试验，在2013年5月1日第4次的飞行试验中，超燃冲压发动机工作时间超过240s，巡航速度达到Ma5.1，关键技术取得较大进展。2014年4月，AFRL和DARPA提出了高超声速吸气式武器概念(HAWC)项目，作为X-51A的后续发展，标志着临近空间高速巡航类飞行器从关键技术演示验证开始了实用化进程。

　　高速临近空间飞行器具有以下特点：一是使用门槛低，相对于弹道导弹，它不受相关武器限制条约的限制，具备实现精确打击的能力;二是可远程快速打击时敏目标，它的巡航速度为Ma6~8，攻击距离可达1000~1500km，攻击时间约为10min;三是作战使用灵活，它采用空中平台发射，可以根据作战任务灵活部署。

　　临近空间弹道滑翔类飞行器

　　典型代表是HTV-2验证飞行器，它由运载火箭发射，在100km高度经无动力滑翔再入大气层，在2010~2011年共进行了两次飞行试验，尽管没有取得成功，但积累了丰富的试验数据。2014年3月DARPA与AFRL正式启动了演示验证“战术推进-滑翔”(TBG)高超声速武器项目，作为HTV-2项目的后继，该项目的目标是将高升阻比气动外形结构和热防护系统按比例缩小，从而使其能够成为机载空射或舰上垂直发射的战术级武器。该项目将包括地面和飞行试验，以推进技术成熟并验证集成这些技术形成的系统可达到的性能。

　　此类飞行器具有以下特点：一是让常规武器拥有远程战略武器所具备的全球到达能力;二是对现有反导系统具有一定的挑战。其再入飞行速度达到Ma20，并且具有一定的横向机动能力，相对于弹道导弹来说，飞行航迹范围更大，拦截难度较大。

　　轨道往返类飞行器

　　典型代表是X-37B验证飞行器，由运载火箭发射，可在外层空间执行任务，并在完成任务后返回地面，从2010年迄今共进行了4次飞行试验，飞行任务未对外界公开，在飞行过程中进行了多次轨道机动，最长留轨时间达675天。

图：已经成功进行过验证的X-51A吸气式高超声速飞行器极有可能首先演化为高超声速导弹

　　此类飞行器具有以下特点：一是快速天地往返，作战响应速度快，目前采用运载火箭发射，未来随着技术的成熟，可采用涡轮组合循环(TBCC)动力实现水平起降，快速发射和返回;二是可快速构建武器系统，实现侦察/打击一体化，即利用本身携带的侦察设备探测跟踪目标，继而发射武器进行打击。

　　临近空间高速飞行器产生的影响

　　随着临近空间高速飞行器实用化进程的推进，未来它将在以下五个方面产生重要影响。

　　一是或将成为新的进攻性战略武器。从20世纪60年代至今，美俄(苏)两国为了达到彼此的势力平衡，一直在进行削减和限制进攻性战略武器的谈判。2010年两国签署了新的《削减和限制进攻性战略武器条约》。条约规定美俄各自部署的核弹头数量不得超过1550枚，所部署陆基、海基、空基战略核导弹数量不超过700枚，现役和预备役发射装置不超过800个，削减目标须在2017年前完成。临近空间弹道滑翔类飞行器具有高空高速的特点，未来搭载核弹头将突破条约限制，成为新的进攻性战略武器，从而形成重大战略威慑。

　　二是或将代替中短程弹道导弹，成为新的战术打击武器。根据苏美两国1987年达成的《苏美两国消除中程和中短程导弹条约》，苏美两国需要全部销毁射程在500~5500km的中程和中短程弹道导弹，而且以后不得试验、生产和拥有此类武器。临近空间高速巡航类飞行器可突破条约限制，成为新的战术打击武器。

　　三是或将成为独特的远程快速攻防战术武器，对防御体系提出重大挑战。临近空间高速巡航类飞行器从发射到攻击目标约10min，并且飞行高度高、具有一定的机动能力，因此对其进行防御存在一定困难。未来可与亚声速巡航导弹搭配使用，分别用于打击时敏目标和固定目标，在作战行动中对重点目标进行“定点清除”，为空中力量和地面部队进入战场做铺垫。

　　四是或将成为改变常规战争模式的“非对称”手段。轨道往返类飞行器具备在航空空间、临近空间和外层空间的机动能力，未来可装备激光武器，在战争中打击敌方外层空间目标，摧毁敌方天基通信和中继网络，进而实现“非对称”优势。

　　五是或将改变传统常规战争的运行模式。所谓“兵马未动，粮草前行”，充分体现了传统常规战争对后勤补给等的依赖，比如空中加油、远程运输等，进而限制了“杀伤链”(指从发现目标到摧毁目标的动作链条)的时间。临近空间高速飞行器具有高速飞行的特性，可在短时间内完成快速打击作战任务，对后勤补给的依赖大大减少，从而大幅压缩“杀伤链”的时间，改变传统常规战争的运行模式，甚至达到“不战而屈人之兵”。

　　高速截击武器系统的优势

　　从20世纪60~70年代的发展情况来看，以P-40空空导弹和AIM-97空空导弹为代表的高速截击武器具备一定的防御临近空间高速飞行器能力。随着临近空间高速目标的发展，高速截击武器系统也应有所发展，或将成为未来临近空间防御的重要手段。高速截击武器的优势主要体现在以下几方面。

　　空域优势

　　高速截击武器系统具有高空高速的特点，在防御临近空间高速飞行器时具有空域的优势：一是平台本身在临近空间飞行，相对于地面防御系统，为武器省去了大量的能量消耗，有利于武器小型化;二是利用平台高空高速机动飞行的特点，只需要较少的部署数量即可实现大面积的防御。

　　速度优势

　　速度是能量的体现，相对于地面防御系统，高速截击武器系统具有速度的优势：一是平台可以使得武器获得更大初始动能，从而获得更远的攻击距离;二是武器速度的增大可以获得更大的攻击区域。

　　时间优势

　　时间窗口是防御临近空间高速目标的重要需求，相对于地面防御系统，高速截击武器系统具有时间的优势：一是平台灵活部署，可构成多次防御次数;二是平台在空中值班，系统准备时间短。

　　机载高速截击武器的关键技术

　　热防护技术

　　机载高速截击武器高速飞行时间较长，弹体气动加热严重，需要开展热防护技术研究，通过采用合适的热防护/热管理措施减小气动加热的不利影响。另一方面，临近空间高超声速目标红外特性明显，适合采用红外体制的导引头对其进行探测，由于高速飞行时产生气动热效应、气动热辐射效应和图像传输效应，对光学成像质量的影响非常明显，因此气动加热对红外导引的影响是必须要解决的关键技术。

　　高精度控制技术

　　高效毁伤目标需要武器具有足够的制导精度，机载高速截击武器飞行高度可达30km以上，传统的气动力控制在高空效率下降，导致弹体响应速度变慢，难以实现较高的制导精度，需要采用新型控制方式，比如直接力控制，因此稀薄大气中直接力与气动力的耦合影响是必须要解决的关键技术。

　　高效毁伤技术

　　临近空间高速飞行器一般具有几何尺寸相对较小、飞行速度高的特点，对传统的毁伤方式提出了挑战，需要引信具有前向探测能力，以保证引战系统具有足够的反应时间完成引战配合，同时为了保证毁伤效果，需要战斗部具有定向毁伤能力。

　　随着临近空间高速飞行器的快速发展，预计2030年前其实用化装备将出现，对其进行防御将面临极大挑战，机载高速截击武器以其平台的区域部署灵活、空间机动能力强、防御时间窗口大等优势，或将成为防御临近空间高速飞行器的有效途径。