求破解之法高超声速飞行器的拦截和防御

刘宜

按照目前国际上通行的定义，高超声速飞行器特指速度大于5马赫，飞行高度在20～100千米的飞行器，这一类目标的典型飞行区间介于传统的航空与航天之间的空白区。由于高超声速飞行器的特殊性，使得现有的防空体系对其几乎不起作用，而反导系统虽然理论上可以对其构成威胁，但实际上也存在一些问题，使得反导系统并不能直接用于拦截高超声速飞行器。

那么，高超声速飞行器应如何进行拦截和防御呢？

如何发现

任何拦截系统要达到防御高超声速飞行器的目的，其首要条件就是必须发现目标。在现代的防空系统中，主要依靠预警机和地面雷达组网，共同实施早期预警。但是，对于普通的预警机雷达和地面防空雷达而言，高超声速飞行器并不是容易捕捉的目标，由于其速度快，飞行高度相对于航天轨道来讲较低，相对于雷达的视角速度较大，传统雷达需要更长的时间来积累目标信号，进行识别、解算，而现在已知设计的高超声速飞行器，几乎无一例外地采用了较容易进行雷达隐身设计的乘波体构型，这使得预警机和地面防空雷达对超高声速飞行器的截获距离极大压缩，预警时间极短，从对普通高空飞机的约半小时压缩到不超过1分钟，使得传统防空预警网络失去了实际作用。

对于设计用于弹道导弹防御系统的地基大型相控阵预警雷达而言，由于其功率大、分辨率高、作用距离远，可以探测弹道导弹的弹头这样的小目标，其对于高超声速飞行器也具有较好的发现能力，但是大型相控阵预警雷达均为固定式设计，主要面向敌国可能的弹道导弹来袭方向布置，即使是美国海基弹道导弹防御系统的移动式预警雷达，也仅能装在大型浮动平台上，机动能力极其有限，仍属于固定布设范畴，这导致大型相控阵预警雷达的监视漏洞太大，而高超声速飞行器完全可以选择大型相控阵预警雷达视角之外的盲区机动进入，使其失去预警作用，同时，由于地球曲率的遮蔽作用，即使高超声速飞行器直接进入大型相控阵预警雷达的视野，也只能在跃出地平线之后才能被发现，其预警时间只有5分钟左右，所以，必须多个基地交叉布置监视视角，才能具备一定的实用意义。另外，大型相控阵预警雷达成本高昂，目前也只有美国和俄罗斯有一定数量的装备，对于没有大型相控阵预警雷达的中小国家而言，面对高超声速目标只有两眼一抹黑的份儿了。

理论上，从卫星轨道上俯瞰的相控阵雷达没有盲区，较容易发现高超声速飞行器，但在目前技术条件下，在卫星上难以装备具有足够功率的雷达，其运行寿命也难以保证，实际上是不可行的。

相对于困难重重的雷达预警，另有一种预警方式却可以轻易发现高超声速飞行器，这就是红外预警，这也是在弹道导弹防御系统中已经实用化的预警手段。对于高超声速飞行器而言，由于在高层大气中飞行时，与空气剧烈摩擦，会产生大量的热量，导致机体温度急剧升高，当速度超过10马赫时，表面最高温度可达2 400℃以上，如此之高的温度已经远远超出了钢铁的熔点，整个高超声速飞行器都将处于红热状态下，会释放出剧烈的近红外辐射，这使得高超声速飞行器极易被红外传感器发现。而美国研制、用于弹道导弹防御的红外预警卫星，采用了快速扫描+凝视确认的工作原理，平时值守用线型红外传感器进行大面积扫描，以取得较高的普查速度，而发现有异常信号时，则调用凝视型热成像仪进行精确分辨，这不但可以发现弹道导弹发射，也能发现巡航飞行的高超声速飞行器。

但是，与弹道导弹发射有一定区别的是，高超声速飞行器的红外信号发射波段较窄，信号相对较弱，必须进一步改善和提高红外预警卫星的探测能力，才能做到较好预警。另外，为提高探测准确率，减少虚警，可在红外预警卫星上增加紫外探测器，因大气平流层中的臭氧对紫外辐射吸收强烈，在近地大气中几乎不存在太阳紫外辐射，背景干扰小，而高超声速飞行器的巡航温度足以产生稳定的紫外辐射，即使经过大气衰减，仍是可以探测的，这样可以更加有效的对高超声速飞行器进行预警。

当然，红外预警卫星也有其不足之处，就是无法提供目标的三维坐标，仍需其他探测手段进行跟踪测量，才能对目标进行精确定位。

总的来说，由于高超声速飞行器速度高、射程远、机动能力强，需要极大的拓展防御纵深，预警探测能力必须达到一千千米甚至更高，必须保证对目标信息的数据链实时共享能力，才能保证快速反应能力，赢得必要的防御作战反应时间。

如何拦截

预警系统一旦截获高超声速飞行器，并解算出其精确坐标，即可利用拦截系统进行拦截。对于传统防空导弹而言，由于其制导方式要求目标速度不高于导弹最大速度，而导弹最大速度一般不高于5马赫，所以是无法拦截高超声速飞行器的，只能干瞪眼看。理论上，“低速”防空导弹可以通过前置射击法来对高速目标进行攻击，但由于目标可以轻易进行机动，而拦截弹的要求前置区会随之发生剧烈变化，实际上是不可行的。

用反弹道导弹导弹进行拦截也是一个选项，由于其专为弹道导弹目标优化，速度高，射程远，看起来是很适用的。但是事实并不如想象的那么美妙，以标准-3海基拦截导弹为例，其只有拦截弹道目标时，加速段机动过载较小，弹道较平直，才能达到足够的末端速度，若射击大气层内直飞临近的高超声速目标，由于弹道较弯曲，阻力较大，并不能达到标称的射程和射高。另外，目前的拦截弹均采用了红外制导、直接碰撞杀伤的动能杀伤战斗部，用于大气层外拦截弹道导弹弹头是比较理想的，但在大气层内拦截高超声速目标时，因为动能杀伤战斗部的末制导无法起作用，只能依赖地面或载舰进行目标指示，无法达到直接碰撞杀伤的高导引精度，难以达到效果。

如果要用导弹进行拦截，那么比较可行的方法，是用空射高超声速导弹进行拦截。由于载机在空中具有较大的巡逻范围，可以较容易对付不同方向来袭的目标，同时，高超声速空空导弹也有足够的把握击落来袭的高超声速目标。但是，难题仍然不少，首先，载机的火控雷达必须足够强劲，才能在数百乃至上千千米远的距离截获来袭目标，这对于目前的战斗机来讲，几乎是不可能完成的任务；其次，高超声速空空导弹的制导模式仍是个悬而未决的问题，由于在大气层内飞行产生的高温，无法采用跟踪效果最好的红外导引方式，若采用雷达导引，则不但有截获距离太短的问题，其耐高温天线罩也难以解决；第三，一般拦截弹的机动过载要求不小于目标的3倍，才能实现良好的导引，如此则高超声速空空导弹的结构强度问题更难解决。

在目前现实可用的拦截手段中，似乎最适宜拦截高超声速飞行器的，就是激光武器了。高超声速飞行器的速度再快，相对于光速而言，也只是跟静止目标差不多，只要能够解决预警和跟踪定位的问题，激光炮打高超声速飞行器，真是一打一个准。另外，激光武器也接近了实用化，早在上世纪60年代，美国就使用大功率激光器进行过地面摧毁弹道导弹等多种目标的试验，进入新世纪之后，又在波音747货机上改装了大功率激光器，用于弹道导弹防御系统的主动段拦截，射程可达500千米，美国海军的海基激光器计划也在紧锣密鼓的进行中。种种迹象，似乎都指明了激光武器才是众望所归。

然而，要用激光武器来拦截高超声速飞行器，仍然需要解决一些难题。为了克服巡航飞行时候高温对机体材料和内部设备的影响，高超声速飞行器的表面都覆盖有一层综合防热材料，通常由内层的隔热层和外层的烧蚀层共同组成，还有用碳氢燃料流过机体表面吸热进行冷却的方法，以进一步保证隔热效果，而激光武器的主要作用效应，就是短时间大能量密度的光束产生烧蚀，对于高超声速飞行器来讲，由于有防热材料的防护，激光武器要将其瞬间烧毁是个比较头疼的事情，波音747激光武器系统被美军放弃的主要原因之一，就是系统过于庞大、复杂、昂贵，其激光也只能保证烧毁无复杂防热层的弹道导弹壳体而已，如果要烧毁高超声速飞行器的复杂防热层，现有条件下难以将其小型化，更难以大批量采购装备部队。

总的来说，拦截高超声速飞行器的基本方法都已经成形，并具有一定的操作性，但仍有许多工程问题必须解决，才能保证拦截效果。

新时代的星球大战？

可以看出，高超声速武器的确是一种划时代的装备，对于地球上大多数普通国家的传统防空体系对其是无解的，而且普通国家也没有财力和科研实力来解决高超声速武器的防御问题，只能处于被动挨打的地位。

目前看来，只有像美国、俄罗斯、中国这样国土辽阔、国力能够支撑、又有相应科研实力的国家，才有能力建设自主的高超声速武器防御系统。其中，由于美国国力、科研实力都处于世界前列，特别是高超声速研究一直处于领先水平，而且有不断完善的弹道导弹防御系统作为基础，可望在较短的时间内，研制出功能较为齐备的高超声速武器防御系统。但由于二十一世纪初的经济危机对美国的打击也很严重，其国内经济仍在缓慢复苏之中，与欧洲发达国家一样存在军费不敷使用的问题，能够在高超声速武器防御系统的发展中投入多少还是个未知数，何时方能初步建成仍有待观察。俄罗斯则由于一直处于苏联解体之后的经济恢复期，而且有大量苏联时期留存的老旧武器已经到了更新年限，军费也是捉襟见肘，虽然没有放松对高超声速武器技术的追踪，但在目前其弹道导弹防御系统都不太完善的情况下，高超声速武器防御系统更是无从谈起。

无论如何，高超声速武器开创了一个战争的新时代，在这个新时代里，落后的就必然挨打，随着全球经济逐渐走出危机，各大国、特别是美国和俄罗斯必将致力于高超声速武器防御系统的建设，新时代的“星球大战”已经露出了曙光。

责任编辑：王鑫邦