改变未来战争的“魔手”

立文

近年来一些主要国家正在大力发展高超声速飞行器技术，也就是飞行速度大于马赫数（即飞行速度与声音速度之比值。标准大气压、零海拔高度、15℃时声速约340米/秒）5的航空航天飞行器。在航天领域实现高超声速飞行不难，如弹道导弹、运载火箭和航天飞机、宇宙飞船等航天飞行器，最大速度超过马赫数20。但在航空领域航空飞行器的速度和高度纪录还停留在“双3”门槛上，即飞行速度马赫数3和飞行高度3万米。人类正在探索在传统航天飞行器和航空飞行器之外的新型高超声速航空航天飞行器，其一旦在技术上取得全面突破并实现武器化，有可能成为改变未来战争的“魔手”。

武器家族各显神通

美俄等国正在研究开发和探索试验的高超声速飞行器，在技术上分成三种类型，分别是吸气式高超声速巡航飞行器、临近空间助推—滑翔飞行器和小型跨大气层空间机动飞行器。

吸气式高超声速巡航飞行器是以高超声速燃烧冲压喷气发动机（简称超燃冲压发动机）为动力、可实现临近空间高超声速巡航的飞行器，在现有研究项目基础上有可能产生高超声速导弹和高超声速飞机两种新型高超声速武器系统。美国和苏联在20世纪50年代即开始研究超燃冲压发动机。1996年美国宇航局（NASA）上马X-43A项目，2001年6月至2004年11月进行了三次挂载发射飞行试验并取得部分成功，实现了持续约10秒、马赫数9.8的高超声速飞行。美国国防部国防高级研究计划局（DARPA）支持、空军主导的X-51A超燃冲压发动机验证机为导弹缩比试验飞行器，采用乘波体构型，由助推器、级间段和巡航体三级结构组成，主要用于完成超燃冲压发动机的飞行试验。2010年5月至2013年5月进行4次飞行试验，成败各半，第四次飞行试验实现了持续240秒、马赫数4.8—5.1的超燃冲压发动机工作纪录。美国和澳大利亚合作进行“高超声速飞行演示验证（HIFiRE）”项目，其采用锥形头部、圆柱形弹体结构，双燃烧室超燃冲压发动机的进气道安装在锥形头部与圆柱形弹体的过渡处，弹体尾部安装控制翼。2009年5月第一次飞行试验取得成功，至2017年7月已进行10次飞行试验并大部成功。这些重大技术突破为美国加快高超声速武器研究奠定了基础。美国军方正在推进“空射型高超声速常规打击武器”（HCSW）和SR-72“高超声速侦察机”等项目。

临近空间助推—滑翔飞行器是用火箭助推加速到高超声速后、在大气层内远距离滑翔的高超声速飞行器。它有点儿像拿瓦片打水漂那样，利用火箭加速之后在大气层高端“打水漂”。从国内外临近空间助推—滑翔飞行器技术发展来看，其构型选择主要有两种：一种是旋成体构型，如美国先进高超声速武器（AHW）；另一种是乘波体构型，如美国HTV-2项目，在气动稳定性上面临技术瓶颈。俄罗斯采用旋成体构型的Yu-71项目也取得重大突破和多次试验成功，有可能改造成为下一代重型洲际弹道导弹“萨尔马特”的弹头。

小型跨大气层空间机动飞行器是能快速发射到近地球轨道、长期驻留轨道并执行指定任务，结束任务后能自动返回地面的跨大气层使用的高超声速飞行器。它与可重复使用空天飞机的概念基本相近，被认为是未来太空战斗机的雏形。其整个飞行剖面大致分为起飞、上升、入轨、再入、末端能量管理及着陆阶段，包括亚轨道飞行和近地球轨道飞行。为实现如此复杂的轨道飞行，需要采用火箭发动机和喷气发动机相结合的组合式动力装置。美国空军和波音公司正在试验X-37B无人空天飞机（又称轨道测试飞行器），已完成4次、累计2085天在轨飞行测试任务，远远超过了美国航天飞机135次任务、累计1334天在轨飞行时间。2017年9月7日，X-37B由猎鹰-9火箭发射入轨，开始进行第五次在轨飞行试验。已经测试的相关技术主要包括：先进制导、导航与控制；热防护系统；航电；高温结构及密封；可重复使用的保形隔热瓦；轻重量的机电系统；自主轨道飞行、再入及着陆系统。部分国家也在研制类似的小型空天飞机项目。

关键技术有待突破

尽管高超声速飞行器受到大国的高度重视，但其技术尚未达到成熟地步，特别是马赫数6—14之间的可控高超声速飞行被公认为理论难题。要想把高超声速武器从“概念”转变为“撒手锏”武器，在高超声速技术领域还需要付出巨大努力，重点要突破关键技术。

其一是高超声速飞行器总体设计技术。为保证远程、快速和大范围横向机动能力，高超声速飞行器的气动布局必须具备高升阻比特性，同时兼顾飞行稳定性和可操纵性。各国探索试验的高超声速飞行器大多采用三种典型气动布局，即升力体、旋成体、乘波体。从国内外高超声速飞行器试验情况看，这几种构型各具优势、也各有难度。

其二是高超声速燃烧冲压喷气发动机技术。超燃冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后航空动力技术领域的“第三次动力革命”，也是目前吸气式高超声速飞行器动力技术的唯一可行方案。与涡轮风扇喷气发动机等航空发动机相比，超燃冲压发动机的结构更简洁，主要由进气道（又称扩压器）、燃料喷嘴、燃烧室及喷管组成，利用进气道激波实现高速气流减速与增压，但实现难度极大，也被形象为比喻为“在十二级台风中点燃一根火柴”。

其三是高超声速飞行器热防护材料与结构技术。高超声速飞行器在大气层内进行高超声速飞行时，强烈的气动加热将给飞行器结构强度带来严重问题，必须采用热防护系统来保护其底层主体结构维持在所允许的温度范围内。目前可供选择的热防护材料主要有柔性或轻质可重复使用表面隔热材料（隔热泡沫）和隔热陶瓷瓦等。

其四是高超声速飞行器导航、制導与控制技术。在高超声速状态下精确飞行控制，直接关系到高超声速武器的飞行控制能力以及能否准确命中目标。在高超声速飞行条件下，飞行器外表面空气受热电离，形成等离子体鞘套并包裹飞行器（即“黑障”），可能阻断其与外部的无线电信号传输，严重影响导航、制导等无线电信号传输。现在试验的高超声速飞行器大多采用卫星导航信号进行定位和制导。

开拓新型作战空间

高超声速武器具有飞行时间短、突防能力强，防御难度大、杀伤威力大等优点，是争夺未来空天作战优势和战争主动权的新型“撒手锏”武器。它使过去未曾得到广泛有效利用的临近空间演变成为全新的战场，使空战场与天战场的融合日益加深，大大拓展了作战空间。

使临近空间变成战场。临近空间是指高度20—100千米的地球表面空间。人类对临近空间的利用还面临着诸多局限，有动力航空飞行器很少进入临近空间进行长时间、远距离飞行。高超声速飞行器技术的突破，使得临近空间远距离飞行和跨大气层攻击可能成为现实，临近空间不再是航空航天飞行器的“禁区”，而是成为新的战场，来自于临近空间的高超声速武器可以在空天一体打击中发挥重要作用。

使空天战场融合一体。以夺取制天权为目的、以外层空间为主战场、以高超声速武器为主战兵器的太空战逐步走向现实，空天战场融合日益加快发展。如美国空军X-37B等有可能转化为空天一体作战的高超声速武器平台，平时在外层空间进行长期部署和机动飞行，携载高速动能武器从外层空间轨道或临近空间高端，对地面目标或海上目标进行快速打击。

强化战略威慑手段

高超声速武器系统不仅可以大幅度提升现有战略核威慑手段的能力，而且有可能发展成为新型常规战略威慑手段。基于高超声速武器的新型常规战略威慑系统，使用门槛大幅降低、打击精度大幅提升、打击灵活性更高、打击效果更可控，从而形成既可信又可用的新型战略震慑效果。

强化战略核威慑手段。现有的“三位一体”战略核威慑手段，主要包括陆基洲际弹道导弹、海基潜射洲际弹道导弹和空基战略轰炸机载战略巡航导弹等。一旦高超声速飞行器技术付诸应用，有可能出现与新一代战略轰炸机配套的高超声速巡航导弹，临近空間助推—滑翔飞行器技术则会为改进传统弹道导弹突防能力提供全新的技术途径。如果弹道导弹战斗部换装高超声速飞行器，在打击能力上可以实现三大改进：一是延伸射程，以临近空间助推—滑翔飞行器为基础的新型弹头，在进入大气层后继续滑翔飞行，攻击范围可以扩大50%；二是提高精度，换装临近空间助推—滑翔飞行器的弹道导弹可以携载更大型或更多数量的分导式弹头，打击目标的命中精度也会大幅度提高；三是有效突防，由于飞行弹道从传统的固定式抛物线弹道转变为变化莫测的滑翔式弹道，现有反导系统进行拦截的难度会更大。

高超声速飞行器可以携载常规战斗部或直接利用自身高速动能，对目标进行毁灭性打击。所谓“一小时内打击全球目标”的作战构想，需要借助高超声速武器才有可能真正实现。高超声速武器把爆炸毁伤与动能碰撞两种杀伤方式合二为一，对目标杀伤破坏威力更大，不仅可以通过热辐射、冲击波等对目标表面和外部结构造成毁伤，而且可以依靠直接命中、强大动能来破坏目标内部结构，在确保高效毁伤目标的同时，所造成的附带性毁伤也比常规的精确制导武器要小得多。根据计算，1500克的高超声速飞行体就足以令一座桥梁彻底解体。高超声速导弹配备高速侵彻弹头，再加上命中精度高，特别适合打击深埋地下的指挥中心等坚固目标。

实现全球快速打击

高超声速武器用于作战，将大大压缩战争时空，成为全球快速打击和战争制胜的重要作战手段，进一步加剧战争的突然性和惨烈性。

完善全球快速侦察监视能力。临近空间高超声速飞行器可以用于情报、监视、侦察（ISR）和军事气象预报等信息的搜集，还可用于远程、定点、长期的空中预警以及对重点目标的实时跟踪监视。可对重点区域实施长期侦察，对重点目标进行实时跟踪，不仅能够弥补侦察飞机飞行高度低、探测范围小和侦察卫星费用高、连续性差等先天缺陷，还可以配合空基和天基系统实现对任务区域的全天时、全天候、全方位监控。高超声速飞行器平台与海基、陆基、空基、天基传感器系统实现无缝联接，成为国家战略预警体系的重要组成部分，形成空天一体的全球快速信息支援保障能力。

拓展全球快速指挥控制能力。在外层空间长期部署运行的高超声速飞行器，以及应急快速发射升空的临近空间高超声速飞行器，可以充当战场指挥控制平台，长期值守。美军在近几场局部战争中就遇到了卫星难以提供战术级别战场态势感知能力等难题，故把临近空间飞行器的发展定位在C4ISR能力提升上，重点提高全球指挥控制能力，将实时收集的情报通过一体化C4ISR网络迅速分发至各种武器系统，为实施全球范围内的立体快速机动、实时精确打击奠定基础。

提升全球快速精确打击能力。临近空间高超声速飞行器可以进行全球快速机动飞行，空天飞机可以在外层空间轨道上长期巡弋，因而具有机动速度快、覆盖范围广、高空作战不受气候条件限制、长时间在战区上空巡航等特点，一旦需要即可对地面、海上和空中目标实施快速精确打击、高效命中摧毁，实时评估打击效果。临近空间高超声速飞行器还可以对敌方部署在临近空间和空间轨道上的军事目标实施软杀伤或硬摧毁。高超声速武器打击速度更快。高超声速巡航导弹、高超声速飞机全程飞行时间大大缩短，提高了攻击时间敏感型目标的突然性和有效性，可以打击导弹发射车或航空母舰等运动目标。

颠覆防空反导系统

未来空天防御作战既要抗击弹道导弹、巡航导弹、作战飞机、直升机等传统航天航空飞行器，又要拦截和抗击难以防御的临近空间、外层空间高超声速飞行器，使现有防空反导系统面临全新的、严峻的挑战。

探测发现难，无法进行稳定跟踪。现有防空预警雷达难以探测高超声速飞行目标，难以提供足够的预警时间。现有防空反导武器系统也无法稳定跟踪、瞄准高超声速飞行目标，尤其是弹道变化多端、飞行轨迹跳跃无常的临近空间助推—滑翔式高超声速战斗部。

快速反应难，拦截作战时间极短。所谓天下武功唯快不破，高超声速武器破解了防空与突防的对抗矛盾。以美国海军宙斯盾舰载防空系统为例，其对战斗机、反舰导弹、直升机等空中目标的作战反应时间约30秒，因而可以拦截亚音速飞行的反舰导弹，而高超声速反舰导弹则将其反应时间压缩为不到5秒，根本不可能组织有效的反导拦截作战行动。俄罗斯“锆石”高超声速反舰导弹已经多次试射成功，计划在2020年列装，并发展为舰射型、空射型和潜射型的反舰导弹家族，有可能成为新的“航母杀手”。

有效拦截难，火力消耗成倍增加。拦截毁伤难度大大增加，防空反导系统的弹药消耗量也会显著增加，造成防不胜防。现有地空导弹如C-400和PAC-2“爱国者”等，最大拦截高度通常为27—30千米，根本无法拦截在此高度之上的临近空间飞行的高超声速飞机。

未来战争唯快不破

高超声速飞行器技术是一项颠覆性技術，有可能彻底改变传统的作战样式和战争形态。正是由于高超声速武器具有巨大的吸引力，世界各主要国家都在大力加快相关技术研究和试验，可以预见高超声速武器在技术上实现全面突破指日可待，走上战争舞台也将为时不远。为此中国必须未雨绸缪，加快推进高超声速飞行器技术发展，在世界高新技术竞争中抢占一席之地，尽快形成有效制衡强敌的新手段、新能力，力争掌握先机之利。

一是要加快推进高超声速飞行器技术发展。从国内外高超声速飞行器技术研究和试验情况看，可以考虑把临近空间高超声速飞行器技术作为主要发展方向。在发展思路上不能简单地套用国外发展思路，而应综合考虑我国现有技术能力、未来应用需求、技术储备情况和国民经济现状，突出重点、自主创新，充分利用国内现有的技术基础和技术成果，加快相关技术开发。

二是统筹规划整体推进。高超声速飞行器技术涉及到航空、航天、电子信息、材料、先进制造等技术和基础科学等众多科技领域，以及财力、物力、人力等投入。可以考虑把高超声速武器作为制衡强敌的新型战略手段，集中领导，以大联合、大协作方式组建国家级研究团队，发挥各自优势，全力推进。应坚持“有所为有所不为”，走“联合攻关、军地协同”的发展道路，最大程度地挖掘国内传统军工行业、其他国有企业、高科技民营企业等的技术潜力，尤其是要全面吸纳传统军工行业以外的科技优势，实现军民融合深度发展。

三是打牢基础争取主动。新型高超声速飞行器技术主要涉及到航空技术和航天技术的综合交叉应用，其研究开发首先离不开高水平、高性能的高超声速风洞等基础设施。高超声速飞行器主要涉及临近空间和外层空间的开发利用，而国际上对于外层空间非军事化有一些规定和限制。

四是要重视研究高超声速武器作战运用和对抗。应以军事需求为牵引，搞好高超声速武器装备发展和力量建设的顶层设计。加强对“制临近空间权”、临近空间联合作战等方面的理论研究，重点研究临近空间军事应用体系及其配套建设，特别是高超声速武器与其他主战装备的体系融合和运用，有效提高装备体系建设效益和运用水平。加强作战试验与仿真研究，通过实践检验理论、创新理论、完善体系、形成战法、培养作战运用人才。

五是预先研究高超声速武器防御。既要研究如何运用高超声速武器进行进攻作战，又要超前思考如何防御高超声速武器，对可能展开的军事斗争形态及相关问题进行预先研究。矛与盾的对抗始终是推动武器装备体系发展的内在动因。现有防空反导体系无法应对高超声速武器，但高能激光武器、高功率微波武器等新概念武器系统正在快速发展和作战试验，一旦其技术成熟并达到实战化程度，有可能用于防御高超声速武器，形成以“光速”抗击“高超声速”的不对称作战。