高超聲速武器崛起,一小時覆蓋全球目標,開啟空天一體戰新時代

2021-01-16 火石視點

進入新世紀以來,隨著世界軍事技術的快速變革,高超聲速技術成為航空航天領域的新熱點。簡單說,高超聲速武器是指飛行速度超過5馬赫(約6125千米/小時)、能夠在一小時內打擊全球目標的武器。傳統的彈道飛彈就屬於高超聲速武器,洲際飛彈的最大速度甚至超過20倍音速。

天下武功,唯快不破。高超聲速武器能以極高速度打擊全球重要軍事目標,使對手其無法有效組織防禦,當然成為克敵制勝最直接的方式。儘管這類武器仍處於起步階段,距離全面實戰部署尚有時日,但不可否認的是,高超聲速技術在軍事應用方面已展現出驚人的作戰效能,被譽為「將從根本上改變戰爭樣式」的「軍事領域第六代技術」,各大軍事強國紛紛投入巨資加緊研製,力圖在未來高超聲速戰爭中搶佔先機。

目前來看,高超聲速武器從技術路線上主要有兩種類型。第一種是吸氣式巡航飛行器。使用超燃衝壓發動機動力,這種動力利用進氣道激波實現高速氣流減速與增壓,沒有轉動部件、構造相對簡單,且不需攜帶氧化劑,因此重量輕,推重比大,適合高空高速飛行。這種飛彈可全程高超聲速巡航,數千公裡射程所需時間縮短到傳統飛彈的1/5~1/10,大大壓縮了敵方戰場預警和攔截的時間,提高突防能力和作戰效能。

俄羅斯「鋯石」髙超聲速反艦飛彈,已經進行了多次試射,最快速度超過8馬赫,即將裝備20380和22350護衛艦。使用超燃衝壓發動機的美國X-43、X-51系列高超音速飛機已經實現5倍聲速以上短時飛行。

第二種是助推滑翔飛行器。這是各國高超聲速武器發展的重點,由助推器和飛行器兩部分組成,通常先由火箭助推器將飛行器送到大約100千米高度的臨近空間,並獲得每秒數千米的初始速度,此後助推器與飛行器分離,飛行器高度快速下降,在穿過稠密的大氣層時利用氣動升力進行跳躍式飛行,就像在大氣層和外層空間之間「打水漂」,從而維持高超聲速直到最終抵達目標。

由於這種飛行器的助推器多為彈道飛彈,因此射程較遠,可以發起遠距離打擊。美國研發的HTV系列飛行器,最大射程16000千米,橫向機動可達5000千米,飛行速度20馬赫以上。中國的DF-ZF滑翔飛行器和俄羅斯的Yu-71、「先鋒」等,也都屬於高超聲速助推滑翔飛行器。

除此之外,跨大氣層空間機動飛行器、部署在太空的空間打擊武器和空射彈道飛彈等,也都屬於高超聲速武器得範疇。跨大氣層空間機動飛行器類似於迷你版的太空梭,但可以像普通飛機一樣從跑道水平自主起飛,像衛星一樣在地球近地軌道飛行並執行特定任務,結束任務後又像太空梭一樣自主返回水平著陸。這種飛行器小型、無人、機動靈活、可重複使用,被認為是未來太空戰鬥機的雛形。美國X-37B、中國的騰雲工程、英國的「雲霄塔」飛機等,都屬於跨大氣層空間機動飛行器。

曾有媒體報導的天基對地打擊武器,從太空投擲鎢棒,落地速度可達23馬赫,打擊威力幾乎相當於一枚小型核武器,而且反應速度快、命中精度高、難以防禦,能夠對地下掩體、航母戰鬥群等形成有效威脅。

比較而言,傳統的彈道飛彈只能按固定彈道飛行,一旦部署地點確定,飛行路線也就基本確定,這就給對手反擊提供了機會。對於高超聲速武器來說,無論採用哪種飛行原理,都具備全程可控的特點,能夠在臨近空間大範圍高速巡航和機動飛行,這就能夠有效規避飛彈防禦系統,從而選擇敵人防禦的薄弱區發起打擊。

現代防空反導體系主要以雷達為主要預警探測手段,雷達是一種直射電磁波,對位於高空的彈道飛彈能夠及時發現和預警,對於靠近地面的飛機卻很難及時探測,而高超聲速飛行器能夠兼具飛行速度快和飛行高度低兩個特點,從而削弱了對方雷達預警效能。

正因如此,各大軍事強國都將高超聲速武器列入優先發展方向,就是試圖佔據技術優勢,獲取戰略和戰術對抗中的有利地位,至少也不能被對手壓制。以俄羅斯為例,美國在韓國部署薩德飛彈防禦系統後,對俄羅斯洲際核飛彈威懾美本土能力造成很大損害。不過,一旦俄羅斯的高超聲速武器批量服役,就能有效繞開薩德系統,令其成為當代的「馬奇諾防線」。

儘管高超聲速武器具備諸多優勢,但仍然存在一些弱點和不足,有些短期內還很難有效解決。無論是助推滑翔還是吸氣式高超聲速武器,在飛行過程中要麼與空氣劇烈摩擦產生高溫,要麼會噴射高溫的氣體,兩種情況下都會產生極強的紅外輻射信號,這種強烈的紅外信號就成了反導預警衛星發現和跟蹤的最好標識。

美軍國家彈道飛彈防禦體系中的天基紅外衛星,就能夠依據飛彈發射時噴射的尾焰紅外信號,準確提供彈道飛彈發射預警,甚至可以判別飛彈型號,相信此技術同樣也可以對高超聲速武器的紅外信號進行跟蹤監測。美軍規劃的未來空間跟蹤監視衛星系統,甚至可以從太空持續監視跟蹤紅外目標,並為反導武器提供火控精度級別數據。

同時,高超聲武器也存在小範圍機動能力差、容易被反擊攔截的問題。高超聲速武器繞開飛彈防禦系統能力,來自於在臨近空間飛行時的「漂移」動作,但這種機動所需的空間範圍較大,隨便一個「彈跳」通常都在數十或上百公裡。另外,高速飛行時對飛行姿態非常敏感,控制系統操控誤差的放大效應明顯,這也對飛行控制系統提出了很高的要求,否則很容易導致失控或燒蝕解體。也就是說,高超聲速飛行器的彈道在小範圍內必須十分平滑,無法採取激烈的規避動作,這就增加了突破防禦系統的難度。

另外,用於實現精確打擊的導航和通信系統,也面臨穩定可靠運作的難題。飛行器遠距離打擊目標時,對於通信導航的要求很高,需要及時輸入目標的動態信息或由GPS系統實施飛行中段修正,而高超聲速飛行器與空氣劇烈摩擦造成電離效應,會導致無法通信或通信不穩定,這種「黑障」現象會嚴重影響打擊精度,甚至造成打擊失效。

總的來看,高超聲速武器的出現,極大壓縮了戰場的空間和時間,大大加快了戰爭節奏,大幅度提高陸、海、空、天聯合作戰的效能,開闢了「空天一體化」的作戰新模式。在這種新的作戰模式下,空間戰場範圍更廣、直接進入空間參戰人員更少、地面參戰系統更加龐大、支援和作戰更加複雜,戰爭在多維實施,不僅在陸、海、空、天等有形空間進行,而且將在電磁場、引力場等多種物理場中進行。

儘管目前的高超聲速武器技術仍存在不少制約問題,限制了其作戰性能,但毫無疑問的是,以奪取制天權為目的、以外層空間為主戰場、以高超聲速武器為主戰兵器的太空戰或空間戰,已成為未來戰爭的必然趨勢。面對攪動未來戰場的技術狂飆,我們必須超前謀劃、精心準備,確保在高超音速技術革命中佔據優勢位置,用實力捍衛國家權益!

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