美空军高超声速武器防御发展情况分析

朱月焕

2022年1月，美国《空军杂志》发表《高超声速武器防御》一文。文章认为，高超声速武器飞行速度快、飞行高度低、飞行路径无法预测，对现有防御系统构成严峻挑战。美导弹防御局正在开发新的防御体系架构、新型传感器和拦截武器，提供分层防御，应对高超声速武器日益增长的威胁。

与亚声速巡航导弹和带有再入弹头的弹道导弹相比，高超声速武器具有速度快、机动性强的特点，能够躲避传感器的探测与跟踪，穿透对手的防空反导系统，在现有预警系统几乎没有反应的情况下打击目标，令对手猝不及防。

高超声速打击武器的质量一般4500～9000千克，重量大使其飞行时机动性受到限制。针对这一情况，通过加装控制舵和飞行翼，以调整武器的飞行高度和机动能力，但同时也会对飞行速度和射程产生一定影响。而对于防御系统来说，即使是很小的调整，也会对传感器探测能力产生很大影响，使探测跟踪变得更加困难。

在低海拔地区，大气密度较大，升力和阻力都会变大。如果飞行器下降到较低高度时，大气密度就会大幅增加，飞行器会产生更大的升力，从而转弯更快，机动性更好，但上升的阻力也相应增加。对于高超声速武器而言，可以在飞行中段机动，当其下降到约50千米的高度时，利用升力进行机动，可在飞行轨道上飞行相当长的距离。研究人员通过计算，得出结论：一个飞行速度为马赫数15的高超声速滑翔飞行器，机动转弯30°需要7分钟，如果在40千米的高度飞行，就必须下降2.5千米才能实现这一目标。当曲率半径约为4000千米时，机动转弯所需时间较长，也会失去15%的覆盖范围。如果下降5千米，转弯时间可以缩短一半，但武器的飞行距离将缩短25%。研究人员把高超声速武器比喻为一艘四处巡游的快艇，但比快艇的速度要快得多，因此对防御带来了严峻挑战。

对于防御系统而言，传感器可称之为系统的“眼睛”，其重要性不言而喻。由于高超声速武器飞行路径复杂、轨迹不可预测，传统的传感器难以捕获跟踪，必须开发用于跟踪高超声速武器的新型传感器。为此，美导弹防御局和太空军正在开展研究。

高超声速武器在20～60千米的高度飞行，既能在距飞机飞行高度更高的位置飞行，也能在近地轨道卫星之下的某个空域飞行。这一位置处于美现役预警设备的接合部位。目前，天基红外系统（SBIRS）、国防支援计划卫星（DSP）以及天基持续过顶红外导弹预警卫星，可探测在各种轨道上飞行的导弹和空间目标，而地面雷达用于探测和跟踪在大气层内外飞行的导弹。但无论是用于探测弹道导弹的天基传感器，还是已部署的地基预警雷达，都无法跟踪到高超声速武器，因此需要新的预警探测能力。

针对高超声速武器系统轨迹不可预测，机动性强的特点，天基红外系统可以通过识别火箭发射的热特征来对其进行探测。理论上，人们还可以通过捕捉高超声速武器在飞行中产生的红外信号来对其进行跟踪。假如武器速度为马赫数10，在50千米高度的大气层中飞行，在飞行中产生的热量会发出红光，卫星能够探测到。但卫星必须持续跟踪这样的武器，随着它的减速，红外信号可能变得太微弱以致无法捕捉，需要更高灵敏度的传感器。为解决这一问题，美导弹防御局正在开发高超声速和弹道跟踪空间传感器（HBTSS）预警卫星系统。

天基紅外系统显著提高了美国的导弹预警能力，同时向其他关键任务领域提供支持

2021年1月，美导弹防御局将HBTSS开发合同授予了L3哈里斯技术公司和诺斯洛普·格鲁曼公司。新型卫星将与地面雷达结合，跟踪全球任何地方的高超声速武器，计划在2023年前对两颗原型卫星进行在轨演示。HBTSS旨在构建一个由几十颗低轨卫星组成的轨道群，利用新型传感器实现对高超声速武器的探测与跟踪，填补美国现有导弹预警系统的能力空白。2021年11月10日，诺斯洛普·格鲁曼公司发布公告称，目前已完成原型机关键设计技术评审，确定了能准确、及时探测来袭高超声速导弹以及弹道导弹的技术方法。合同要求上述两家公司在2023年7月之前提交组装完整的原型卫星，通过军方测试后签订卫星发射协议。作为一种独特的天基持续过顶红外传感器，可为高超声速威胁和弹道导弹防御威胁提供火力控制跟踪数据。导弹防御局计划与太空军合作，将未来的系统整合为一个统一的防御系统。导弹防御局在宣布合同授予时表示，因为地面雷达无法覆盖地球和海洋，地面部署的雷达能够看到1500千米高度的弹道导弹，但是地球曲率掩盖了在较低高度的武器，500千米高度以内都是如此，且大约只有两分钟的反应时间，因此，需要HBTSS满足这一需求。

2021年12月6日，美国在阿拉斯加克利尔太空基地首次完成了远程识别雷达部署，用于探测高超声速武器。由于该型雷达视场宽度大，运行状态下具备对各种类型的弹道导弹搜索、跟踪和识别的能力，下一步该型雷达在预警探测方面将发挥重要作用。

目前正在使用的先进导弹防御系统是爱国者-3，速度可达马赫数5，并对目标实施打击。专家认为，目前的导弹防御系统可保护高价值资产免受高超声速武器威胁，比如美国航母等，但前提是需部署在合适的位置。美国目前正在研究高超声速武器对导弹防御系统的影响，如果高超声速武器的速度为马赫数6以下，可以用爱国者之类的武器进行拦截。通常情况下，速度更快的武器占有优势，如果拦截武器比来袭的导弹速度更快，就能将来袭导弹击中。导弹防御局局长、海军中将约翰·希尔认为，高超声速武器防御应该重点关注区域作战及多层跟踪问题，开发滑翔段的拦截武器。

构建多层拦截防御架构。对于防御高超声速武器，美导弹防御局采用的是多层拦截架构。为保护航母战斗群，美国在驱逐舰上装备了海基末段导弹防御系统。海基末段导弹防御系统使用宙斯盾基线9C作战系统，包括AN/SPY-1雷达和标准-6拦截弹，防御反舰弹道导弹和一些高超声速武器威胁。但美导弹防御局和专家认为，要想最终成功击败高超声速武器，就必须在弹道的末段之前进行拦截摧毁。

太空传感器负责跟踪发射和巡航阶段的高超声速武器，直到地面雷达发现目标为止。跟踪数据提供给部署在宙斯盾巡洋舰上的滑翔段拦截武器系统，拦截高超声速滑翔飞行器;当高超声速武器未被拦截，宙斯盾标准-6导弹在末段与目标交战。拦截武器不需要采用直接碰撞杀伤方式摧毁目标，可采用破片杀伤方式通过在目标附近爆炸产生破片摧毁来袭目标。但美国部分专家认为标准-6导弹的速度无法满足末段摧毁来袭的高超声速武器的需求。事实上，即使标准-6导弹能在末段打击来袭武器，也不一定就完全有效，因此需要加大投资力度，提供一个全面的解决方案。

积极推进滑翔段防御能力。美国正在加紧实施对高超声速武器进行分层防御，发展重点集中在滑翔段防御。按照设想，如果能在高超声速武器飞行的弹道阶段，或在巡航导弹发射时将其击毁是最理想的。如果失败的话，还可以在滑翔段将其击毁，但存在较大困难。导弹防御系统对弹道导弹的跟踪高度是确定的，但高超声速武器在天空的不同高度飞行，还可以沿着航迹机动，增加了防御的难度。2021年11月，美导弹防御局向洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼和雷神公司授予了3份新的滑翔段拦截器（GBI）合同，计划在十年左右开发出一种具备拦截高超声速武器能力的拦截器。

作为美国防工业巨头，诺斯洛普·格鲁曼公司年销售额仅次于美国最大的国防合同商洛克希德·马丁公司

爱国者-3反导系统进行试射

美高超声速防御系统研发受益于弹道导弹防御相关装备与设施，但热防护系统、仿真能力和风洞能力等与高超声速武器相关的通用技术与设施有待进一步互通互用。美加速推进高超声速武器发展，为防御系统利用相关通用技术与设施加速发展提供了支持。

美国在关注高超声速防御的同时，迫切需要加速发展高超声速武器，把研发和提高生产能力作为发展重点，保证未来拥有一定数量的高超声速打击武器。这也是美国防部同时关注进攻和防御能力时，仍然优先考虑进攻系统的原因。

2020年底，美陸军为其首个高超声速导弹部队配备了所需的所有地面支持设备，所属部队已经在开发使用这种武器系统的战术、技术和程序，并且正在使用该系统进行训练。

2021年8月，美陆军高超声速项目办公室将远程高超声速武器研发项目正式命名为暗鹰，高超声速打击武器将进入部署阶段。根据2022财年国防预算申请，计划于2023财年部署首个暗鹰连，将驻扎在华盛顿的刘易斯·麦科德联合基地。2025财年部署第2个连，2027年部署第3个连。2021年10月，陆军向首支试验部队交付首套暗鹰原型样机，包括1辆指挥车和4辆运输—起竖—发射车等地面单元，然后部队开始进行测试与训练，但没有交付导弹样弹。这标志着首个暗鹰连向初始列装又迈进一步。

2022年2月3日，美国防部长奥斯汀与美国防工业首席执行官，商讨加快高超声速武器的研发生产问题，明确了高超声速武器作为领域内的高度优先事项。在高超声速武器研发投入方面，国防预算中高超声速武器研发投入保持持续增加态势，为更快地交付高超声速能力奠定基础。负责研发的公司也为相关项目提供资金，加速解决基础设施与测试能力不足的问题，如建造更多的风洞，使飞行测试变得更加容易。洛克希德·马丁公司还在阿拉巴马州考特兰建造了一座占地6040平方米的工厂，专门为陆、海、空军生产高超声速打击武器。

随着高超武器威胁的不断增加，美国将从四个方面持续推进高超防御拦截武器和防御体系的发展，形成对抗能力。一是继续创新发展高超声速防御体系架构，从探测威胁的先进传感器到信息传输与指挥控制系统快速决策，实现尽早消除威胁;二是继续发展拦截武器、定向能和网络技术，并注重系统的智能化发展;三是投资数字工程以加快创新，利用数字工程创建杀伤链的模型和模拟，证明推进整个地面传感器、指挥控制、空间传感器和效应器的分层系统的价值，以检测和应对先进的威胁;四是快速开发高超声速武器需要的强大供应链和高技能的人力资源。

责任编辑：陈晓芳