美快速全球打击装备构成与技术路线,军事技术论文.docx

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1、美快速全球打击装备构成与技术路线,军事技术论文美军对快速全球打击(PGS)概念定义为:能够在1h以内打击全球范围内任意目的。其内涵主要包括3点:一是PGS描绘叙述的是武器系统及其运载平台,且武器系统必须具有1 500km以上射程(运载器/运载平台不必突防,可在防区外发射);二是为知足时间要求,打击武器飞行速度必须到达6个马赫数及以上;三是打击武器必须具有较好的突防能力、较高的命中精度和较强的毁伤能力。PGS概念提出之初没有区分核与非核手段,牵涉的武器和平台也均具备核打击能力,但主要阐述多指非核打击。此后,美军又提出了 常规快 速 全 球 打 击 (conventional prompt glo

2、balstrike,CPGS)概念,用以强调其快速全球打击为非核打击。当前,美公开文献多将PGS和CPGS混用。1 美快速全球打击装备构成1.1 美快速全球打击装备构造美军虽 尚未正 式宣 布 列 装 某 型GPS武 器装备,但其研发的多种飞行器项目具有转化为PGS装备的可能。这些潜在装备包含现役武器装备、设想项目、预研在研项目和演示验证项目等。美军在选择可支撑常规快速全球任务时,分析论证的装备根据部署的地理空间位置可分为本土部署型、前沿部署型和太空部署型3类(如此图1所示)。【图1】美军根据其射程、飞行时间、风险等因素,评估了现有和在研的武器和平台系统,包括陆基洲际弹道导弹、潜射弹道导弹、远

3、程轰炸机、战斧式巡航导弹、短程高超声速巡航导弹、潜射全球打击导弹、 常规三叉戟改装 项目、 常规打击导弹 项目、 基于美国本土发射的气力应用 项目、 弧光 计划和 乘波者 (X-51A)等现役装备、相关计划和在研项目。华而不实,弹道导弹、远程轰炸机、亚声速巡航导弹等(图中虚线框部分)在内的武器因不符合要求而被排除在外。此后发展的潜射型弹道导弹、潜射型助推滑翔导弹等(见图1中实线框)由于担忧核误判风险、经费问题、技术成熟度等原因被排除在外。当前,重点发展助推-滑翔导弹和区域打击所用的高超声速巡航导弹(图1中阴影框)。除此之外,尽管美军宣称高超声速巡航导弹、天基机动再入武器等最近不能支持快速全球打

4、击任务,但由于该武器技术带来的宏大的军事优势和战略潜力,使得美军仍不断加大该方向上的研究投入。美军在建设PGS能力时分别考察了5种运载平台与5种有效载荷(图2所示)的几种可能的组合方式,图1中阴影部分是已实际验证过,虚线部分是截至当前已放弃或未有实际演示验证器的。从图2中能够看出,当前PGS能力追求的实现方式为助推-滑翔导弹和空射高超声速巡航弹。【图2】1.2 装备建设重点方向根据PGS能力委员会评估要求,PGS系统不一定要具有全球射程,只要能够知足1h内实现精到准确打击即可。在这里基础上,美军根据射程、速度、系统准备时间、生存能力、精度等需求确定了PGS项目的主攻方向,主要从前沿部署和基于本

5、土发射的2种射程的打击系统进行研究。1.2.1 前沿部署的快速打击系统前沿部署的快速打击系统,对助推-滑翔导弹要求具 有3 500km及 以 上 射 程,飞 行 时 间 在25min内(飞行速度应达5.8个马赫数及以上),打击精度优于5m,可搭载约454kg有效载荷。当前,前沿部署助推-滑翔导弹方案主要是陆军 先进 高 超 声 高 速 武 器 (advanced hypersonicweapon,AHW)项目。高超声速巡航导弹要求具有1 500km及以上射程,飞行速度约56个马赫数。主要支持项目包括X-51A、 高速打击武器 (high speed strike weapon,HSSW)等。1

6、.2.2洲际快速打击系统洲际快速打击系统要求具有8 000km及以上射程,作战响应时间在1h以内,打击精度优于5m。当前,仍在发展的洲际快速打击系统为以 人牛怪-4 导弹为助推器、以 综合高超声速计划 (integrated hypersonic,IH)中的 高超声速X飞机 (hypersonic X-Plane,HX)为有效载荷的方案。1.3 装备能力实现途径1.3.1助推滑翔式导弹方案主要包括3类:基于本土发射的助推-滑翔导弹,前沿部署陆基发射的助推-滑翔导弹和前沿部署海基发射的助推-滑翔导弹。1)基于本土发射的助推-滑翔导弹方案,主要包括3个。低升阻比的CSM-1方案。CSM-1是美军P

7、GS委员会针对由空军提出的CSM(convention-al strike missile)方案进行修改后构成的,采用 人牛怪 弹道导弹(即 和平卫士 导弹的改良型)来发射。CSM-1系统的射程将会有所加大,并将会具有相当强的机动能力,进而可尽量避免出现飞越他国上空的情况。初期部署的CSM-1将具备800s滑翔飞行的能力,且既能投送动能射弹弹头,也 可 投 送 用 于 打 击 硬 目 标 的 侵 彻 弹 头。CSM-1原计划于2021年前具备初始作战能力,但由于CSM-1技术已成熟,可很快转入实战应用,因而美军已停止发布相关消息,并将研制重点转向高升阻比助推-滑翔方案。高升阻比的CSM-2方案

8、。PGS项目选择了FALCON(force application and launch fromCONUS)中的HTV-2方案作为基于本土发射的助推-滑翔导弹方案,发展以飞行速度约17个马赫、射程大于8 000km的滑翔演示验证器。洛克希德 马丁公司研制的HTV-2采用了很多从E2弹头衍生而来的概念和技术。尽管2次飞行试验均告失败,但国防先进研究项目局(Defense Ad-vanced Research Projects Agency,DARPA)在试验中收集了大量重要数据。有分析称,美国会将继续对HTV-2项目进行投资,估计2020年前后具备初始作战能力。高升阻比的IH计划。IH计划的H

9、X飞行器,是作为HTV-2飞行器的第3个试飞器开场研发的。但与前2个试飞器不同,HX是一种 跳跃式 助推-滑翔飞行器,计划2021年首飞。DARPA称HX不仅仅仅是一种快速全球打击武器,还将作为 时敏高生存性运输器 使用。当前,有消息称该项目已取消。2)前沿部署陆基发射的助推-滑翔导弹,主要包括2个。中升阻比的AHW项目。美陆军发展了AHW导弹,并于2018年11月成功进行飞行演示验证。它基于圆锥体设计,在目的上空时,能够使用精到准确制导系统进行机动和对准目的。该导弹采用 战略目的系统 进行叠加助推,以海军北极星弹道导弹为运载器进行投送,射程约2 400mile(3 860km),预 计 可

10、于2021年 形 成 初 始 作 战能力。高升阻比的协作高超声速研究(collabo-rative,hypersonic research,CHR)项目。CHR是在HTV-2飞行器基础上研制简化版的助推-滑翔飞行器,用作最近发展的战术远程打击武器。它是美国和澳大利亚高超声速点火(hypersonic in-ternational flight research experimentation,Hi-Fire)计划多种试验飞行器之一,其技术将用于发展远程高超声速巡航导弹。3)前 沿 部 署 海 基 发 射 的 助 推-滑 翔 导 弹。2018年,DARPA开场了弧光计划,研发一种新型高技术导弹。

11、它的助推器在现有标准-3导弹基础上改良而来,并发展一种新的高超声速滑翔器。该导弹能够打击2 300mile(3 700km)远的目的,可装载100200磅(4590kg)有效载荷,并采用美军潜艇和水面舰艇都装备的Mark41垂直发射系统发射。由于经费缺乏,当前该项目已终止。1.3.2高超声速巡航导弹方案1)X-51项目。美空军发展的X-51A为乘波体构型,以轰炸机上挂飞方式发射,进行了4次飞行试验,3次失败1次成功。X-51A飞行试验设计以陆军战术导弹固体火箭助推加速约4.8个马赫数的速度飞行30s,超燃冲压发动机引擎点火,以5.16个马赫数速度飞行约740s(有动力240s,无动力500s)

12、,试验飞行距离约400km,估计设计全射程超过1 500km。2)HSSW项目。HSSW是用于将来战斗机或轰炸机发射的高超声速导弹。设计通过高空高速隐身来打击时敏目的、高防御性目的。2 美军快速全球打击装备技术道路比拟分析根据美军PGS设定的装备战技指标,当前只要改造弹道导弹或发展新型高超声速武器或平台才能够实现。但为避免核误判,发展新型高超声速武器或平台是唯一选择。符合PGS要求的新型高超声速武器或平台根据飞行的动力形式可分为无动力滑翔飞行器(简称 无动力飞行器 )和有动力巡航飞行器(简称 有动力飞行器 )2条主线,如此图3所示。图3中,无动力滑翔飞行依托成熟的火箭和弹道导弹技术,重点发展新

13、型再入段飞行器(弹头)。与弹道导弹相比,无动力飞行器飞行高度位于邻近空间,既高于传统防空系统的最大拦截高度,又低于导弹防御系统中段拦截的高度,并且飞行速度快,机动性相对较高、轨迹难预测,具有很强的突防能力和生存能力,合适本土发射和前沿部署。从关键技术角度讲,无动力飞行器可充分采用前期 阿尔法 德拉古 助推滑翔导弹、机动再入飞行器、先进机动再入飞行器、精到准确制导再入飞行器、高超声速滑翔飞行器、桑迪亚有翼再入飞行器、X-20、X-23、X-38等项目积累的升力体构型一体化设计、材料和热防护等技术成果,中低升阻比无动力飞行器已获得演示验证成功,而高升阻比无动力飞行器尚存在众多关键技术未突破,最近难

14、以构成装备。从作战应用的角度讲,相对于同等作战半径下的新型远程超声速高超声速轰炸机而言,效费比拟高。有动力飞行器以超燃冲压发动机技术、组合循环发动机技术为核心,重点发展作战半径相对无动力飞行器较近的一次性系统。从关键技术角度讲,美军超燃冲压发动机经过60余年的发展已进入演示验证阶段,升力体和轴对称2种构型导弹均继承了前期多个项目的成果。华而不实,升力体构型导弹相对升阻比大、但适装性差;轴对称构型升阻比小,但适装性好。从作战应用角度讲,有动力飞行器部署灵敏,愈加难以预警和防御。3美军快速全球打击装备发展建设思路分析。美军在基于将来作战能力的前提下发展快速全球打击装备,其思路具有下面4个特点:一是

15、任务需求为主导,重点发展具有带动作用的技术和装备。CPGS早期发展是建立在弹道导弹遭到限制,无其他手段可用的情况下,从美国本土发射打击海外目的的能力。与弹道导弹相比,新型高超声速导弹横向机动能力更强,轨迹更难以预测,且其飞行高度是现有防空反导系统盲区,因此天然的具有更强的突防能力,不管携带核弹或常规弹头,都具有更强的威慑力。基于这一需求,先基于超燃冲压发动机等核心技术发展短程超声速/高超声速巡航导弹,借此推动高超声速飞行器技术发展,带动其他装备和技术共同发展。二是发展途径上先有后优,能力实现上化整为零。当前,据美军颁布的X-37B的各项参数分析可知,其并不能用于执行天基对地打击任务。根据美军计

16、划,将来发展的大尺寸X-37C若执行对地打击任务,需依托小型化的固体激光器或动能弹,前者需继续发展新技术,而后者理论上当前已可实现。据此可知,将来存在采用大尺寸的X-37C在轨释放对地打击动能弹实现全球打击的可能,即先有装备,再优化能力。除此之外,表1所示是美军根据当前作战继续的目的种类而预期发展的打击装备及其时间段。从表1中能够看出,打击装备按时间顺序,射程由近至远、目的由简至难,即其先制定可行的目的,再根据能力递增的方式逐步发展。同时,不断评估新型装备或试飞器,如将来可能出现的空天飞机、高超声速巡航平台、美军新型远程战略轰炸机等,以期寻求发展效费比更高层次的CPGS武器装备。【表1】三是注

17、重技术的分享、承接和转化。美军注重在高超声速技术发展规划经过中突出 技术产品 的地位和作用,采用技术产品集成基础研究和关键技术攻关成果,大力促进中间成果转化为战斗力。四是寻求质量、效益的协调与平衡。美军出台了 温内费尔德(Winnefeld)谅解备忘录 为各军种提供平台,使其在快速全球打击战略中都有一席之地,而不再由美军战略司令部统一管理。同时,将新型武器的发展作为国防工业转型的抓手,继续根据国防部CPGS设想和高超声速技术道路图等,以军备订单引导国防工业的深切进入调整。4 结 束 语从快速全球打击装备的发展分析能够看出,其遵循产生作战思想,发展出较为完备的作战概念,详细为明确的能力标准,落实为飞行器研发的装备发展道路。在这里经过中,为保证科学、集约、高效的发展,美军设立了专门的评审机构和统筹技术发展的机构,制订了高超声速飞行器技术的发展道路图,并在国家层面集成优势单位组成研发团队。快速全球打击装备的发展带动了其他领域技术和装备的发展,其经历体验值得我们借鉴。