引言:隨著美軍加快高超聲速武器研製進程、並即將列裝防區外打擊武庫,美國國防安全界各種聲音、觀點開始泛起。有觀點認為,美國大力發展高超聲速武器,是重塑常規威懾的重要手段;也有觀點認為,美國發展高超聲速武器,將對與中、俄的戰略格局構成不穩定因素;還有觀點認為,在預算有限的環境下,大力投入發展高超聲速武器,將成為一大經費陷阱。
另一方面,儘管目前高超聲速武器熱度空前,美國同時也在堅持採購速度更慢的亞聲速武器,比如飛行速度低於Ma1的戰斧巡航飛彈。相比而言,超聲速打擊武器(速度在Ma1~5之間)獲得的總投入卻要少得多。儘管未來針對大國對手的作戰行動可能需要消耗大量彈藥,作戰成本高昂,但美軍仍在致力於構建一種「高低」搭配的彈藥譜系——「高端昂貴的高超聲速武器+速度較慢的亞聲速彈藥」的組合。
審視這種彈藥譜繫結構,有一個至關重要的問題——一個可為決策者提供更多打擊手段選擇、且能增強戰略穩定性、甚至能降低總成本的問題——卻被忽視了:究竟多快才算夠快?
國防部是如何得出彈藥譜系的高、低搭配比例的?通常的觀點是,高超聲速武器可用於打擊「時間敏感」目標(如機動飛彈發射車),亞聲速武器可用於打擊任何不太緊急的目標。然而,對於某些作戰任務,高超聲速武器的成本過於高昂,亞聲速武器卻又缺乏足夠的響應速度。
高超聲速、超聲速與亞聲速打擊武器的組合平衡可依據空氣動力學與成本關係的一些簡單規律來推算——武器飛得越快,成本越高;飛得越遠,成本也會越高。美國現有打擊彈藥譜繫結構中,超聲速彈藥儲備數量遠小於其它彈藥,這一差距表明,五角大樓還未在速度、射程與成本之間做出合理的權衡。高超聲速、超聲速與亞聲速彈藥的「高-中-低」搭配可為美國的精確打擊武庫提供更多的選擇空間,分散經濟、戰略和技術風險,同時為對手創造更複雜的作戰困境。
儘管美國在精確目標指示方面取得了很大進步,但在未來大國衝突中,摧毀特定目標仍需消耗更多彈藥,因此,全面審視用於聯合打擊的彈藥搭配結構是必要的。自20世紀中葉以來,隨著軍事技術的進步,摧毀特定目標所需彈藥數量一直呈下降趨勢。例如,二戰中,美國空軍採用數百架轟炸機和成千上萬枚炸彈開展的大規模轟炸突襲;到越戰時期,轟炸機編隊規模縮小,但仍需要動用大量飛機與以及數以百計的武器;到1999年科索沃戰爭、2003年伊拉克戰爭,僅需單架隱身B-2轟炸機、攜帶少量精確制導武器,就能摧毀貝爾格勒或巴格達的多個目標。
然而,如今,隨著防空系統的擴散及其作戰效能的提升,打擊每個目標所需消耗的彈藥數量曲線又開始向上傾斜。未來戰爭中,可能需要消耗更多的彈藥,來刺激、消耗、摧毀先進的防空系統,以確保足夠數量的武器能夠「生存」下來、並成功擊中預定目標。這種「齊射競爭」將給五角大樓帶來財政壓力,可能迫使任務規劃人員將生存能力強卻又很昂貴的武器保留給最高價值的目標,同時還要承擔這樣一種風險——即花費更多時間、用便宜但生存能力較差的武器去摧毀其它目標。
圖1. 歷史上幾次局部戰爭中,命中每個目標所需戰鬥機/轟炸機出動的架次;未來戰爭,命中每個目標可能需要消耗更多的精確制飛彈藥(PGM)
目前高超聲速武器吸引了較多的預算投入與關注,因為它們的速度和機動性可使美國能夠威脅重兵防守、時間緊迫或轉瞬即逝的目標,如指揮控制節點或機動飛彈發射車。特別是,打擊機動飛彈發射車仍是美軍面臨的最具挑戰性的問題之一。
設想一種發生在南中國海或臺灣地區的衝突場景。衝突開始幾分鐘,中國的機動飛彈發射車即可向美國及其盟國領土的空軍基地、港口、軍火庫發射中程或中遠程常規飛彈,這些飛彈射程最遠可達關島。此外,中國的反衛星飛彈與遠程反艦彈道飛彈也部署在機動發射車上,對美軍作戰構成巨大挑戰。
為有效應對這些威脅,美國一般選擇攻擊「弓箭手」(即打發射裝置)的策略,這要比攻擊「箭」(指攔截對手飛彈)有效得多。因此,上述情況給美軍帶來了一場緊迫而重要的「打地鼠」遊戲(game of whack-a-mole)——並非所有的機動飛彈發射車都能被成功發現和定位,更不用說被成功摧毀。
目前美國的武器庫絕大部分由亞聲速彈藥組成。雖然亞聲速彈藥部署在防區內平臺(比如隱身突防的B-2或即將服役的B-21等轟炸機)時,也能實現對時敏目標的快速打擊,但這種作戰方式需要B-2或B-21在敵方防禦系統範圍內巡飛,並且依賴於昂貴且脆弱的空中加油機、空軍基地等保障設施,會帶來較大的作戰風險。
出於上述考慮,美國正在大力推動高超聲速武器研發。截至2020年,美國陸軍、海軍、空軍和國防高級研究計劃局(DARPA)正在開發6種不同的高超聲速飛彈原型機。各軍種在未來五年內申請投入約90億美元,而DARPA預計在2020財年投入約1.5億美元。這些研究項目和先進的原型機並非獲得充分經費支持的正式型號,也沒有正式明確形成作戰能力的計劃和時間表。它們只是2018年《國防戰略》承諾「在確定需求之前進行原型研製和作戰實驗」的一部分。
一方面,這種原型優先的方法可以支持高超聲速武器的快速部署應用。但另一方面,美國並沒有確立一套完整的軍事需求(指明確定義的屬性、功能和數量)——來說明這些武器的任務定位、以及它們是如何互補地融入打擊武器譜系的。這種情況下,開發這些武器系統無異於在冒險。比如,美國目前正在研製兩種不同技術路線的高超聲速武器——高超聲速助推滑翔飛彈和吸氣式高超聲速巡航飛彈——它們將具有不同的速度、射程和成本特徵。這種速度和射程上的差異將如何影響打擊目標集?對發射平臺產生何種約束?國防部能否負擔得起這些武器以一定數量投入實戰應用?
高超聲速武器的未來作戰部署還必須考慮其對美國與中、俄等擁有核武器的競爭對手之間戰略穩定的影響。兩國的機動發射車都能夠部署常規武器或核武器。在這種情況下,高超聲速武器對於常規機動飛彈發射車的威脅等同於對帶核彈頭的機動飛彈發射器的威脅。此外,高超聲速滑翔飛行器在飛行早期階段具有類似於彈道飛彈的軌跡。從一個試圖透過戰爭迷霧窺視目標國家的角度來看,一枚來襲的高超聲速武器是意味著單純的常規威脅,還是先發制人核打擊的開端?這種戰略層面的不確定性將使未來作戰規劃人員在給目標分配武器時有所遲疑。
幾十年來,美國一直青睞於基於亞聲速武器的遠程打擊能力。雖然某些武器(如空空飛彈和高速戰術戰鬥機)在超聲速速域下飛行,但大多數攻擊武器(如巡航飛彈、滑翔炸彈)與攻擊飛機(如遠程轟炸機、戰鬥機)的飛行速度均低於Ma1。美軍對於亞聲速武器的偏愛主要緣於——從燃料消耗的角度看,渦扇/渦噴發動機對於長距離飛行而言,是更為經濟有效的動力形式。這就是為什麼自噴氣式飛機時代開啟以來,除協和飛機外,其它客機一直以相同的亞聲速飛行的主要原因。
從轟炸機到防區外誘餌,從攻擊戰鬥機到遠程打擊武器,美國防部目前正在調整其武器能力結構。目前已投入數十億美元用於採購新型穿透型轟炸機、集群式誘餌、F-35戰機以及各種隱身巡航飛彈。在未來作戰中,設想能以最快的速度獲取最準確的情報,但打擊目標的環節仍運用亞聲速彈藥,可能為時太晚。
不過,就目前而言,美國隱身性能最好、射程最遠的武器仍然是亞聲速的。在多數情況下,這些彈藥具備潛入對抗環境的能力,並允許發射平臺停留於敵方防禦系統射程範圍之外。鑑於這些優點,未來聯合打擊的彈藥組合還應包括亞聲速武器,但飛行時間仍應是任務規划過程中需要考慮的一個關鍵因素。
高超聲速武器,無論其飛行速度如何之快、機動性如何之高、攔截難度如何之大,採辦成本都將非常昂貴;並且,將其引入美國武器庫,是否會威脅到美、中、俄之間的戰略穩定,還有待觀察。至於遠程亞聲速武器,其中一些型號是為隱身突防敵方複雜防禦系統而設計的,但又缺乏打擊時敏目標所需的速度。那麼,超聲速武器能在兩者之間佔據一個有價值的中間位置嗎?相比美軍現役亞聲速巡航飛彈,超聲速彈藥能以大約3倍甚至更高的速度穿透對手防禦系統,這對於打擊某些目標而言具備一定實用價值。
與高超聲速飛行不同的是,超聲速飛行早已被透徹研究,且已走向戰場。自1956年美國海軍SSM-N-9 Regulus II超聲速巡航飛彈完成首次試飛後,美國後續又發展了多型超聲速防區外武器。現如今,美國的超聲速武器庫僅存艦載標-6反艦飛彈(標-6防空飛彈的改型)和MIM-168陸軍戰術飛彈系統(備註:作者遺漏了美軍現役反輻射飛彈這種超聲速武器,原因可能在於,該飛彈主要針對輻射源這類特殊目標,因此未予以考慮)。
圖3. 1957年,美海軍SSM-N-9 Regulus II超聲速巡航飛彈發射瞬間
(該飛彈飛行速度可達Ma2,僅研製了54枚試驗彈,後續生產計劃被取消)
值得關注的是,目前美軍尚無可部署在F-35、B-2、B-21這類穿透型平臺以及B-52、B-1這類「武庫機」平臺的超聲速防區外彈藥。這些平臺需要依賴噴氣動力的亞聲速彈藥,如遠程反艦飛彈(LRASM)或聯合防區外武器(JSOW)。雖然高超聲速武器最終可部署在戰鬥機、轟炸機、甚至運輸機上,但美軍目前並無計劃將超聲速防區外彈藥裝在這些平臺上。
作為一種打擊武器,標-6反艦飛彈在射程、可部署性和爆炸威力等方面存在缺陷,主要在於它最初的使命任務就定位於防空武器。要發射一枚成本約500萬美元的標-6飛彈執行反艦任務,美國需要出動成本數十億美元的驅逐艦或巡洋艦,以接近距目標370千米以內的範圍。標-6飛彈戰鬥部重60千克,與遠程反艦飛彈和戰斧飛彈的450千克戰鬥部相去甚遠(戰鬥部質量是穿透船體或加固深埋目標的一個重要因素)。同時,美陸軍戰術飛彈系統的Block 3型裝有225千克的整體式侵徹戰鬥部,飛行速度超過Ma3,但射程不超過250千米。
標-6和陸軍戰術飛彈系統都不是世界上最先進的超聲速武器。最好的超聲速武器在美國之外的國家。
長期以來,中俄兩國一直密切關注美國打擊彈藥和平臺的發展軌跡,並據此制定了各自的武器發展策略。雖然中俄在高超聲速武器方面的投入超過美國,但他們的武器庫長期以來一直包括超聲速飛彈。
目前,俄、印聯合開發的布拉莫斯飛彈可謂世界上最先進的超聲速巡航飛彈。布拉莫斯能攜帶重達300千克的戰鬥部,速度可達Ma3,射程超過480千米,可從地面、空中、海上和水下平臺發射。該飛彈可在15千米的高空至3米的低空飛行,可採取隱身+機動突防的方式對防空系統構成複雜威脅。一枚布拉莫斯飛彈價格約250萬美元。同時,俄、印正在開發一種新的超聲速型號——布拉莫斯增程型,可從800千米外以Ma4的速度對目標實施打擊。
從理論上講,美國若要發展一型類似於布拉莫斯、可從陸海空多平臺發射的超聲速飛彈,完全不成問題。美國已經掌握相關的關鍵技術,如衝壓發動機、主動雷達以及衛星導航技術。如果要立項發展,可充分利用美國空軍、海軍最近推動發展的遠程空空飛彈的技術成果。此外,也可利用美國高超聲速飛彈和亞聲速飛彈的一些技術成果,如緊湊型助推火箭、自動目標識別技術、以及抗幹擾技術等。
將一種類似於布拉莫斯的超聲速飛彈納入美軍武器庫,是具有吸引力的。建議發展一型射程約800千米、速度Ma4、戰鬥部225千克以上、適裝陸海空多平臺的超聲速防區外攻擊飛彈。這種超聲速武器不僅可為美軍提供迄今為止尚不具備的能力選項,而且,由於其飛行軌跡平坦,與彈道飛彈軌跡特徵差異顯著,可降低高超聲速武器核誤判的潛在戰略風險。
出於財政約束、戰略穩定與作戰效能的考慮,美國發展此類武器的第一步——應是開展綜合論證,明確定義用於聯合打擊的彈藥組合結構的軍事需求。
軍事需求是國防部武器採購過程的根本出發點。如能明確定義需求,就可減少新武器系統研發和作戰運用的潛在風險。用作戰效能和戰略穩定性等硬性指標來定義彈藥組合的軍事需求,將使五角大樓能夠評估——是否存在某些特定目標,使用高超聲速武器的成本,超過了摧毀目標的緊迫性需求。也就是說,對於某些作戰任務而言,以超聲速的速度將某些目標摧毀即可,不一定非要採用高超聲速的速度。
設想一個場景,利用一枚類似於布拉莫斯的飛彈,對800千米以外的一個時敏目標進行打擊。任務規劃人員可選擇高超聲速、超聲速或亞聲速彈藥,這些武器分別以Ma15、Ma4和略低於Ma1的速度飛行,分別需要大約3分鐘、9分鐘或40分鐘到達目標。那麼,哪些任務可由上述的哪些武器來完成?給定一套明確的作戰任務,打擊速度比亞聲速武器快4倍、比高超聲速武器慢4倍的政治/軍事成本和收益是什麼?如果發展超聲速武器是有意義的,那麼,目前美國高超聲速和亞聲速武器項目包中,哪些項目可以被削減?
理想情況下,採用「亞聲速+超聲速+高超聲速」這種「高-中-低」結構的混搭——將使對手付出更多代價,迫使他們重新評估目標的戰略價值。從作戰角度講,對手不得不應對以不同速度、不同姿態來襲的彈藥攻擊,從而陷入多重資源消耗的困境。
圖5.不同飛行速度的精確制飛彈藥抵達目標所需的時間
這種「高-中-低」混搭的彈藥組合結構也將使五角大樓能夠更好地平衡其對速度的渴望和預算的限制。雖然美國軍費預算水平在過去幾年已上升到歷史高位,但在新冠疫情大流行開始前,這一增長率已趨於平穩。儘管美國在軍費開支上比競爭對手有巨大優勢,但隨著新冠疫情的影響波及經濟、稅基和聯邦預算,美國將不得不對軍費進行綜合權衡。
五角大樓需要認識到,未來高超聲速武器很有可能只佔武器庫中的一小部分,且很少使用。五角大樓可通過投資發展超聲速武器,以較低的成本增加相對亞聲速武器的速度優勢,以填補這一能力差距,備戰未來戰爭。
總而言之,如果不經綜合論證、形成明確定義的完整軍事需求,五角大樓將無法解決這些問題或疑慮,也無法充分認識超聲速武器的潛在優勢。我們也就不可能有把握地確定——彈藥究竟要飛多快,才算足夠快?
冷戰結束以來,美軍的精確打擊武庫一直是一種以亞聲速為主、超聲速為輔的譜繫結構。進入本世紀以來,美軍開始致力於發展高超聲速武器技術,2018年以來加速推動武器化進程。這期間,對於超聲速飛彈而言,除了僅有的幾個老型號的升級改進,該類飛彈的確不受美軍重視。
本文作者綜合預算約束、戰略穩定與作戰效能等因素,認為超聲速飛彈在未來高端戰爭中具有潛在優勢,建議美國防部在明確需求的前提下,加大對超聲速飛彈的投入,構建一種「高-中-低」搭配、更為平衡的彈藥譜繫結構。
事實上,美國高超聲速領域頂級專家、現任國防部現代化局局長馬克·劉易斯(兼任負責全軍科研的國防部副部長助理),在2013年的一次採訪中闡述高超聲速巡航飛彈的軍事價值時曾提到,「高超聲速飛行器雖界定在Ma5以上,但現實中如果擁有一種速度稍低(如「僅」達到Ma4.5)的高速巡航飛彈仍然非常好,因為更重要的是要實現的作戰效果——即能夠快速介入、突破敵防空系統實現手術式精確打擊」。
當然,這些觀點目前仍停留在定性認識的層面。超聲速武器在彈藥譜系中的角色定位究竟是什麼,適合在什麼樣的對抗場景下、打什麼樣的目標;執行相同任務條件下,亞聲速、超聲速以及高超聲速武器的效費比分別是多少……作者並未給出明確答案。需要採用建模仿真、兵棋推演等手段開展綜合分析論證,值得進一步深入探究。