透视美国高超声速中程弹道导弹计划

2019-12-10 06:38李国华孙同辉
兵器知识 2019年12期
关键词:中程导弹中程超声速

李国华 孙同辉

2019年8月18日,美国在加州进行了射程超过500千米的“战斧”巡航导弹陆上发射试验,意味着美国实质性抛弃了美苏冷战末期达成的《中导条约》。此举几乎遭到了全球范围的一致反对,而外界更为担心的是美国在11月将进行的另一种使用超声速载荷的中程弹道导弹的试验。2019年8月初,美国陆军披露了这种被称为远程高超声速武器(LRHW)的导弹,其采用了助推滑翔高超声速技术。外界推测,其试验成功后很快就会部署在我国和俄罗斯周边,成为美恢复中导领域谈判的重要筹码。

发展过程

2018年10月,美国以俄罗斯“4年来多次违反条约规定”为借口,宣布准备退出《中导条约》。2019年5月,美国正式启动退约进程,此后多次释放发展和部署中程弹道导弹的消息。正如此前外界推测,美国早就储备和发展了中程弹道导弹技术,并有了与高超声速技术结合的新一代中程弹道导弹型号。

“有翼高能再入飞行器”(SWERVE) 美国的新型中导导弹技术可以追溯到上世纪冷战末期。这一时期为提高美国中程导弹主力“潘兴”2的突防能力,美国在1970年代启动了“有翼高能再入飞行器”(SWERVE)计划。该项目主要发展一种高速导弹弹头,这种弹头在飞行末段采用类似“潘兴”2弹道导弹的雷达地形匹配引导,使用动能战斗部打击华约国家的导弹发射车,同时降低附带杀伤。该计划在20世纪80年代后期合并为国防部的高超声速武器技术计划,并在高速防空拦截导弹方面进行了尝试。该项目在1979—1985年间进行过三次试飞,试飞中完成了12倍音速、10。攻角的拉起机动,然后以8倍音速的速度、0°攻角滑翔飞行了约60秒,有效验证了带有小型三角翼和舵面的圓锥布局方案能够在再入过程中完成机动。这种飞行器也能够在滑翔过程进行滚转机动,以缓解气动加热问题。不过试验暴露出飞行器在末段的机动性非常有限,也无法接收中段导航信息更新。以后随着冷战结束,战略需求变得不明确,这导致该方案被长期搁置。

美国AHW“先进高超声速武器”的结构说明

美国AHW的弹头及试验图

美国进行高超声速飞行体风洞试验

AHW“高超声速滑翔体”飞行想象图

AHW“先进高超声速武器”弹道说明

“先进高超声速武器”(AHW) 进入新世纪后,随着全球高超声速技术进步和对地坚固目标打击需求的增加,美国陆军牵头开展了“先进高超声速武器”(AHW)计划。该项目从2008年开始,结合“有翼高能再入飞行器实验”、“战略目标系统”(STARS)和“穿透性战术导弹系统”(TACMS-P)项目的成果,由200名桑迪亚实验室的科学家耗时4年,在2012年进行了首次飞行试验。美对“先进高超声速武器”系统提出的要求是35分钟内飞行6000千米,在2012年完成的首次飞行测试中,飞行器实际飞行距离达到4000千米,耗时“不到30分钟”,滑翔速度约为8倍音速。在该项目框架内美军制定了HGB“高超声速滑翔体”计划,作为高超声速武器的末端和战斗部而研发。该项目最终被美国国防部统一为“通用高超声速滑翔体”(C-HGB)发展计划,这成为今天美军提出的高超声速中程弹道导弹项目的核心。

“远程高超声速武器”(LRHW) 本世纪初,美国陆军提出了“LRDF”下一代远程精确火力项目,其中的远程高超声速武器子项目就把“通用高超声速滑翔体”(C-HGB,题图)作为弹头。这一弹头在“先进高超声速武器”项目中通过多次试验已孵化成熟,美国海、陆、空三军研发的导弹,都可以配置这种通用型弹头。从美国国防部2019年8月公布的高超声速技术发展路线图来看,基于“通用高超声速滑翔体”技术,美国陆军、空军和海军分别制定了LRHW、HCSW和IR-CPS项目。

而作为中程导弹,陆军提出的LRHW最有可能率先服役。根据安排,美国陆军导弹与空间项目执行办公室(PEO)将与陆军远程精确火力项目团队密切合作,在LRDF框架内发展LRHW中程导弹。美国陆军最早要求LRHW的最大射程为3600千米,后因要在亚洲部署中程导弹,其射程又延伸到5000~6000千米。2019年8月,美国陆军快速能力和关键技术办公室(RCCTO)在亨茨维尔举行的第22届空间和导弹防御研讨会上披露了这种武器,并计划在2019年11月进行中程弹道导弹助推器测试。美国陆军还将在近期授出陆、海、空三军共用的“通用高超声速滑翔体”的生产合同,预计到2023年,首批8枚将完成生产。为推进相关项目的顺利进行,美国陆军在2020财年申请了2.29亿美元用于“远程高超声速武器”系统的开发,力争在2023年开始测试,2028年完成实战部署。而“通用高超声速滑翔体”更是获得了美国三军高层的支持,这一系统将在2020年开始相关的测试。

系统组成

虽然美国目前没有正式公开这种名为“远程高超声速武器”(LRHW)的中程弹道导弹的具体细节,但从透露的“通用高超声速滑翔体”和“新一代远程精确火力”(LRDF)项目情况,我们可以大致了解一些这种新型中程弹道导弹的情况。

C-HGB飞行想象图

HGB高超声速滑翔飞行CG

弹头 美军的LRDF项目中导弹弹头和助推器实际有多种组合方案,但目前所知LRHW项目采用了“通用高超声速滑翔体”弹头。从美国洛·马太空系统公司在2019年8月公布的“高超声速滑翔体”的一比一模型看,其采用带有小翼的圆锥形设计,由合金材料和复合材料构成,设计之初就考虑到作为各种高超声速武器的有效载荷。这种载荷由一个锂离子执行器电池、两个锂离子电池和五个镍锰氢化物电池供电,推进剂为高压氮气,其它设备包括无线发射器和小型爆炸装置。滑翔体可以安装精确制导系统。以此推测C-HGB外形为三角翼双锥体,4副(两对)三角翼从第一级锥体尾部平直延伸到二级锥体尾部:弹头总长约1.9米,二级锥体尾部直径约0.45米,一二级锥体长度比约2:3;头部顶端为卵形圆锥体部件,估计为碳合成材料制成的高抗烧蚀部件。这种结构类似导弹弹头常用的轴对称旋成体结构,适合助推一滑翔飞行方式,但机动性不如较为流行的乘波体布局,不过技术风险也较低,性能可满足中程弹道导弹的需要。需要指出的是,在新型中程弹道导弹发展初期,由于C-HGB的生产局限,以及降低试验风险,美军很可能仍采用普通弹道式弹头测试助推器及头体结合,也就是说在2019年11月的试验中,测试弹头有可能并不是“远程高超声速滑翔体”弹头。

美国已经淘汰的“北极星”A3潜射导弹结构图

助推器 从目前情况看,为了尽快完成LRHW的测试和服役,美国很可能先行使用作为反导靶弹保存下来的“北极星”潜射导弹的助推器。“北极星”导弹直径1.37米,长9.4米左右,采用两级固体火箭助推器,其中第一级长4.6米,第二级长2.25米,战斗部约长2.55米,射程可以达到4600千米,有效載荷650千克。美国在发展反导系统的时候需要模拟各种类型的导弹,为此美国国防部为采购合适的靶弹,先后实施了三个靶弹研发以及采购计划,也就是“综合靶弹计划”“靶弹与对抗措施计划”和“灵活靶弹家族”。这些计划起初是依托于美军导弹项目剩余的发动机以及零部件,再配上专门的仪器、设备与软件,设计出满足各种反导系统试验需要的靶弹。如用于中段拦截试验的“战略靶弹系统”(STARS/GROW)靶弹,就使用了“北极星”A3潜射弹道导弹的发动机。当前将C-HGB与“北极星”导弹助推器结合起来的方案只是权宜之计,将来会在“新一代远程精确火力”项目中发展专门的助推器,直径将缩小到0.87米,总长度缩小到9.1米,整体尺寸比30年前射程仅1800千米的“潘兴”2导弹还小,使之具备车载公路机动的可能性。

发射系统 目前所知,一套完整的远程高超声速武器火力单元主要包括一辆指挥车、4辆各携带2枚导弹的发射车以及1辆电源车。目前美国陆军已经设计出了一款双联装导弹发射箱,长约9.2米,预计集成在奥什科什公司的“重型增程机动战术卡车”(HEMTT)底盘上。这种底盘曾用于美国“爱国者”导弹发射系统和“潘兴”2中程弹道导弹系统上,主要由M983A4牵引车和M870半挂车组合而成。

性能特点

从美方透露的情况看,LRHW导弹的技术基础是一款采用通用固体推进剂的陆基中程弹道导弹,采用机动式发射,在Block1状态将搭载C-HGB弹头。作为时隔30余年再次发展的中程弹道导弹,虽然时间仓促,但LRHW导弹集成了诸多现代导弹技术和需求,这使其性能有一些显著的特点。

射程较远 众所周知,《中导条约》对美俄发展500~5500千米的陆基导弹作出了严格限制,因此美国在撕毁该条约后急需填补这一空白。例如,美国在正式退出该条约后仅数周,就试验了射程500千米的陆基“战斧”巡航导弹,达到了条约限制的下限。而目前正在发展的LRHW导弹将更上一层楼,在AHW项目下,LRHW具备最大射程6000千米的潜力,飞行时间只需要35分钟,打击精度不到10米,最大飞行速度超过5马赫。即使从目前看,LRHW导弹使用“北极星”导弹助推器有两种配置方案:一是采用现有的两级发动机,其标准射程为4600千米,如果采用滑翔弹头则射程可能接近5500千米:二是采用“北极星”的一级发动机,则标准射程近3000千米,如果采用滑翔弹头则射程可能突破4000千米。而第二种方案可能性较大,因此其总射程应该超过4000千米。在这一射程下,即使LRHW导弹没有部署在日本和韩国,只部署在关岛即可覆盖包括北京、华中和华南及华东的绝大部分国土:如果部署在日本或韩国,不仅可覆盖我国全部领土,还可对俄罗斯远东和中部地区实施远程打击,从而成为贯彻美国印太战略的“大棒”。

速度较高 按照标准射程3000千米,LRHW导弹的弹头再入速度也会超过10马赫。如果弹头采用助推滑翔方式,再入速度会降低,将能量转化到飞行距离上,但速度也会超过5马赫。速度降低不但换来了较远的射程,而且也使再入滑翔弹头具备了在高度跳跃和平面巡航机动的能力。这使其不但可应对导弹防御系统的拦截,还可以打击地面机动目标,甚至打击临机出现的新目标,其战术意义不言而喻。

美国公布的LRHW武器系统构成示意图

美国陆军设计的LRHW导弹地面发射车系统

通用性好 LRHW从一开始就确定了通用性发展原则,其初步试验采用的助推器是“北极星”导弹的一级发动机。初步试验后,虽然LRHW将使用直径更小的全新助推器,但仍会与LRDF项目中其它类型的弹头通用。而作为LRHW系统的核心——C-HGB虽然由陆军主持研制,但其已经被美国防部确定为三军通用载荷。而在携载平台方面,除了陆军为该项目发展了专用的公路机动车载系统外,海军最新的“弗吉尼亚”级Block Ⅴ型核潜艇从2019年开始在艇体中部增加一个“弗吉尼亚负载模块”(VPM)。该模块长约25米,包含四个大直径垂直发射管,可以发射“战斧”巡航导弹、无人载具和新型高超声速弹道导弹。美国空军则希望能够使用B-52战略轰炸机携载这种导弹从空中发射。

成本低廉 从LRHW的发展和系统组成情况来看,其大量采用了已经使用的成熟技术和装备。例如,其采用的助推器:地面机动使用的高机动车辆是上世纪70年代就已经开发并不断改进的“重型增程机动战术卡车”:最核心的C-HGB也通过三军使用而有效拉低了开发和生产成本。这种采用现有技术和部件的方式不但大幅降低了研发和未来生产成本,而且还有效降低了技术风险,缩短了发展时间。这也是LRHW可以在美国退约后很快即可测试的主要原因。

发展的军事动因

美国退出《中导条约》后立即发展了这种新型中程弹道导弹,除了政治外交原因外,也有着更为直接的军事原因。

弥补射程空白 由于长期受《中导条约》限制,美军在500~5500千米范围内存在火力空白,过去美国利用空中和海上远程打击能力尽可能弥补这一空白,这在冷战时期针对苏联和俄罗斯是适用的,因为俄罗斯紧邻欧洲大陆。而随着中国的崛起,这一方式越来越困难。中国在西太的区域拒止能力越来越强,对航母和战略轰炸机等大型作战集群的打击能力从500千米延伸到了1500千米甚至更远,而且战略轰炸机和海上编队的抵近很容易暴露意图,虽然可形成现实威慑,但难以达成打击突然性。而日韩等前沿部署基地不但遭到政治限制,还会成为先期打击的目标。美国曾为此制定了空海一体战作战概念,但无法解决根本问题。这就是美国退出《中导条约》而发展中程导弹的根本原因。射程4000千米的导弹可以利用关岛,射程2000千米甚至500千米的导弹可以利用日本和韩国的美军基地,对中国构成直接且快速的威胁。

提高打击时效 相较于中远程和洲际导弹,中程导弹飞行距离短,遭到拦截和对方预警的时间也短,可大幅提高打击时效。例如,莫斯科距离美国本土8000千米,如果使用“民兵”3导弹打击,则虽短的距离是飞越北极的方向,飞行时间需要30分钟以上,這足以触发苏联/俄罗斯的战略预警系统。而苏联当时奉行反击一迎击战略,即在预警体系发现本土将遭到攻击后,为避免反击指挥与打击武器被摧毁,在敌导弹落地爆炸前,实施大规模全面反击发射,同时组织人员躲避核袭击。这一相互确保摧毁战略曾长期维持了美苏战略稳定。而中程导弹的飞行时间一般比远程导弹要少,如果在欧洲就近使用中程导弹,则30分钟的反应时间将缩短到15分钟以下,无论是人员还是武器都不可能做出反应。正因为这一特点,使中程导弹成为破坏美苏战略稳定的最大因素,从而遭到条约限制。

“弗吉尼亚”级Block Ⅴ型核潜艇的“弗吉尼亚负载模块”足够发射LRHW导弹

支撑作战概念 中程导弹是美军近年提出的多个新型作战概念的有力支撑。根据美国陆军2020年财政预算要求书,美国陆军正在着手几个新的导弹开发项目。其中第一优先项目是远程精确火力(LRPF)。美陆军高级官员称,LRPF是应对未来威胁所需的“分层防区外”能力的一部分,为此陆军必须开发三种主要导弹:陆基高超声速导弹、机动中程导弹以及未来中程防空和导弹防御的拦截器。此外,美开发陆基高超声速导弹项目的目标是建立一个“原型战略攻击武器系统,以击败反进入/区域拒止能力,抑制对手的远程火力,并与其它高回报/时间敏感目标交战”。可见,中程导弹在火力覆盖和打击时效等方面的特点,是美军贯彻多个新型作战概念的关键。

使威慑多元化 美陆军正在开发的中程导弹可以作为一种战区武器打击纵深目标,也可以作为一种战略武器实施威慑,因为其不但可以装载常规弹头,也可以使用核弹头,这使其部分担负了中远程和洲际导弹的战略威慑使命。实际上,美国在亚太和欧洲盟国部署中程导弹即可把俄罗斯重要地区都覆盖。而俄罗斯和中国只在境内部署中程导弹,这对美国本土基本没有威胁。这种常规和核威慑的多元化和单向化也是美国对该种武器存有浓厚兴趣的原因之一。

未来部署

部署地点 近期,美国新任防长接连访问了澳大利亚、日本和韩国等盟国,部署中程导弹是主要的商讨内容之一。目前,韩国、菲律宾和澳大利亚已经明确拒绝在其境内部署中程导弹,而与之相反的是日本的态度。2019年8月,日本首相安倍晋三正式提出,希望美国能够尽快在日本境内部署中程导弹。外界分析认为,美国如果在日本部署中程导弹足以威胁俄罗斯,而日本可以以此要挟索取北方四岛。俄罗斯国防部发出严重警告要求日本不要挑战俄罗斯的底线。美国很可能在关岛部署,这可使争议降低在最小限度内。

部署型号 2019年5月,美国著名防务智库战略和预算评估中心(CSBA)对美军陆基中程导弹的研制和部署进行了初步论证,提出了发展750千米、2000千米、3000~5500千米的巡航导弹、弹道导弹和高超声速助推滑翔式导弹的多种方案。这些中程导弹的射程都是根据美国在不同军事基地部署的要求而提出的。例如,在西太地区如果按照韩国、日本和关岛、澳大利亚等与中国不同的距离,分别需要500千米、2000千米、4000千米和5500千米的射程要求。而具体到日本则可能与美国在日本的陆基“宙斯盾”系统有关。美在2019年8月试验的陆基“战斧”巡航导弹有可能先行部署在日本的陆基“宙斯盾”系统中,该导弹虽然测试射程只有500千米,但具备1500~2000千米的潜力。2019年11月测试的中程弹道导弹有可能第一步部署到关岛,进而根据实际情况部署到日本。

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