高超声速武器如何彻底改变战争的面貌

以5马赫或更高速度飞行的导弹和飞机可能会极大地改变军队的攻击和防御方式。

通过 约瑟夫•特里维西克 | 更新 2020年7月5日晚上7:03
高超声速武器如何彻底改变战争的面貌
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想象一下,敌人决定从1000英里外发起攻击。现在,想象一下,你只有不到15分钟的时间做出反应,甚至可能一开始就看不到他们的导弹。这就是所谓的“高超声速武器”带来的潜在威胁,这种武器的飞行速度可达每秒1英里,飞行高度也足够低,可以避开许多现有的防御系统。

尽管人们对不断扩大的弹道导弹威胁,尤其是来自伊朗和朝鲜等国的威胁,美国军事官员越来越担心高超音速武器。尽管这一基本概念并不新鲜,但技术的进步已经使滑翔机的概念成为现实吸气式的车辆以5马赫或更快的速度飞行是非常可行的,美国、俄罗斯和中国都在积极试验这种设计。

据报道,负责美国战略司令部(STRATCOM)的美国空军将军约翰·海滕(John Hyten)在最近的一次听证会上对美国议员说:“高超音速滑翔飞行器是俄罗斯和中国目前正在建造的威胁。华盛顿观察家报.“就我们发现它们并提供警告的能力而言,它们非常非常重要。”

相比之下,以5到10倍音速飞行的高超声速导弹速度很快,但即使不比许多弹道导弹慢,也与之相当。虽然导弹大国对他们的洲际弹道导弹的性能守口如瓶是可以理解的,但人们普遍认为,它们可以在30到35分钟内到达6000英里以外的打击点。这相当于大约每秒3英里。

2017年5月,一枚陆基中段防御(GMD)拦截弹在一次测试中发射。MDA

但这些武器有可预测的特征和飞行轨迹。顾名思义,这些导弹在很大程度上遵循弹道弧线,在落回目标之前,在很高的高度上进行助推。美国拥有一个强大的早期预警卫星星座,包括现代的天基红外系统(SBIRS),他们寻找这些火箭从发射台或发射井发射的迹象。它们的传感器甚至可能灵敏到足以探测和跟踪更小的火箭动力弹药,比如大型火炮火箭和地对空导弹。

此外,相对均匀的飞行意味着五角大楼已经能够开发拦截弹至少在理论上是这样美国应该能够在这些导弹飞行的中途和最后阶段——在它们飞向目标或尖叫着返回地面的时候——将其击毁。

2017年5月30日,美国导弹防御局(MDA)首次对其地基中段防御(GMD)防御系统进行了测试。美国官员表示,尽管此次测试的具体结构仍存在疑问成功的证明这是美国弹道导弹防御基础设施的一部分

能够携带核弹头或常规弹头的高超声速武器可能会完全颠覆这种计算。最常见的设计包括某种助推器,通常是火箭发动机,它能让飞行器足够快,让呼吸空气的高速喷气发动机接管。一旦达到巡航速度,这些动力装置就会变得非常高效。

但更重要的是,这种吸气式发动机产生的特征与火箭发动机非常不同,这意味着天基监视设备可能无法快速发现或在飞行过程中跟踪它,甚至根本无法发现它。最重要的是,原型设计看起来更像超高速飞行的巡航导弹或无人机,能够在大气层内以更不稳定的方式飞行,甚至可能在飞行中途相对快速地改变航向。这可以使任何此类武器更加精确,因为它可以在撞击前进行更多的修正。一般来说,一枚每秒飞行一英里的抛射物,即使是目前最快速扫描的地面和机载雷达也难以处理,即使它们可以被跟踪,在大气中与以这种速度飞行的物体相撞,本身就存在一系列巨大的问题。

B-52H轰炸机携带实验性X-51乘波者实验飞行器。美国空军

所有这些特点使得这个概念在五角大楼内部颇具吸引力,因为潜在对手部署了越来越强大的雷达、地对空和空对空导弹,以及其他可以从一开始就阻止现有的、更常规的美国军事力量接近他们的目标的武器。美国军方将这些威胁统称为“反介入/区域拒止”(A2AD)。高超声速武器可能是突破这些保护层的关键,包括击落敌人的保护层综合防空系统在危机期间,保持美国将敌人置于威胁之下的能力。

高超声速系统将在时间敏感的打击场景中具有显著优势,无论是在特定地点消灭恐怖分子,还是在更大的冲突中迅速摧毁敌人的重要武器或设施。这些飞行器的巨大速度可以大大缩短从第一次识别目标到实际使用武器击中目标所需的时间,这反过来又大大缩短了对手注意到他们被发现并试图重新定位、寻找掩体或以其他方式提高防御能力的时间。

长期以来,美国军方一直对进行短期或无预警打击的想法感兴趣,最初是为了确保美国即使在发生偷袭时也能保持可靠的威慑力量。在20世纪90年代末和21世纪初,五角大楼对“迅速全球打击”的概念更加感兴趣,以相对较小的风险对可能拥有大规模杀伤性武器的所谓“流氓”国家(如伊朗和朝鲜)作出常规反应,并有能力在相当长的距离内投放这些武器。

空军首席科学家杰弗里·扎卡赖斯说:“飞行速度使它们更有生存能力,也更难被击落。”告诉童子军战士2017年5月。“你的速度大约是每秒1英里,所以如果你在1000秒内加油,你就可以行驶1000英里,这就给了你很大的对峙能力。”

这意味着,除了能够击败防御系统和迅速命中目标外,高超声速技术还可能为传统发射平台赋予新的生命。由于机组人员可以在远离危险区域的地方发射这些武器,因此携带这些武器的飞机或船只可能不需要最新的保护功能,比如低可见性的设计。在2010年至2013年的一系列飞行测试中,美国空军发射了波音的踏浪者X-51试验性高超声速飞机来自一架过时的非隐形B-52H轰炸机。其他的实验无动力的滑翔机“超音速测试飞行器”(HTV)或“猎鹰”(Falcon)使用常规火箭将飞行器推进到适当的速度和高度。

速度和航程也为可重复使用的间谍无人机或其他有人或无人驾驶飞机提供了可能性。任何可以在相同时间内飞行1000英里的设计都可以在相同时间内飞行500英里并返回,拍摄常规照片,用雷达扫描目标区域,甚至可能投掷炸弹或发射自己的导弹。2016年,美国空军研究实验室(AFRL)正在研究总部位于英国的反应发动机有限公司的协同吸气火箭发动机(SABRE)的潜力为“母舰”提供动力的方式它可以携带各种有效载荷,可能包括空对地弹药。

2017年5月,美国国防高级研究计划局(DARPA)聘请了波音公司建造一个可能是完全由火箭驱动的高超音速、可重复使用的航天器,即XS-1。五角大楼希望测试这一设计,将其作为一种快速将卫星送入轨道的方式,并着眼于未来的其他用途。美国军方的目标是研制一种能在携带3000磅重物的情况下在几天内执行10次飞行任务的太空飞机。毫无疑问,这可能是传感器或武器,而不是更良性的物体。尽管专家们普遍不以为然,但其中之一更持久的阴谋论关于现有的超级保密X-37B太空飞机它是轨道空间轰炸机的试验台。尽管如此,没有任何证据表明XS-1,或者更有可能是由其产生的量产飞行器,不能用于部署亚轨道高超声速有效载荷,可能是在短时间内。

拟建SR-72的艺术家构想。洛克希德·马丁公司

已经公开了高超音速间谍飞机的工作。在2013年,《航空周刊与空间技术》的盖伊·诺里斯(Guy Norris)首次报道洛克希德·马丁公司的一项提议被该公司称为SR-72,指的是该飞机是其继任者传奇的SR-71黑鸟以后的报告该设计来自洛克希德公司同样传奇的臭鼬工厂高级项目办公室,将使用传统涡轮发动机和双模冲压发动机的组合,被称为“联合循环发动机”,以达到至少6马赫的速度。

洛克希德·马丁公司首席执行官玛丽琳·休森说关于联合循环发动机技术的现状:“最重要的是,我们正在证明高超声速飞机可以以负担得起的价格生产。我们估计,开发、制造和飞行一架F-22大小的演示飞机将花费不到10亿美元。”

2017年6月5日,诺里斯报道称,臭鼬工厂负责人罗布·韦斯在科罗拉多州丹佛市举行的2017年美国航空航天学会航空论坛上发表评论,宣布高超声速技术“成熟”。唯一的问题是,如果这对美国来说是真的,那么对任何潜在的对手来说也是真的。

2017年5月,美国太平洋司令部司令、海军上将哈里·哈里斯对美国议员说:“我对中国和俄罗斯的高超音速武器发展感到担忧,我在正确的地方表达了这些担忧。”“我们能做的就是发展我们自己的高超音速武器,提高我们对他们的防御能力。”

艺术家对DF-ZF高超音速滑翔飞行器的渲染。通过维基百科

哈里斯的担心是对的。美国空军发表了一项研究当月初证实了许多观察人士已经知道的事情,即俄罗斯和中国的工程师正在推进他们自己的高超音速研究,有可能超过美国的努力。2014年1月至2016年4月,中国进行了6次飞行试验DF-ZF高超声速滑翔飞行器.尽管像美国猎鹰一样没有动力,但这款原型机仍被视为一项重大进展,可以挑战或击败美国及其太平洋盟友(如日本和韩国)的弹道导弹防御系统。还有人担心,它可以轻松击败美国航母战斗群的分层防御。

同样的担忧也存在于俄罗斯的影子政府3锰锆石高超音速反舰巡航导弹。据称,在5马赫的速度和约250英里的航程下,美国军舰可能只有不到5分钟的时间对武器或其他对抗措施做出反应,而且它们可能速度太慢或在技术上无法拦截来袭的武器。如果敌人的导弹在水面上低空飞行,舰艇只能依靠水面雷达,他们可能只有几秒钟的时间做出反应。

2017年6月3日,多篇报道援引俄罗斯国家媒体的话说,克里姆林宫的部队已经测试了3M22原型提前一年

亚利桑那州共和党众议员特伦特·弗兰克斯(Trent Franks) 2017年3月表示:“这些武器呈现出一种我们必须反击的全新能力,因为它们是专门设计来利用我们现有导弹防御体系的漏洞和接缝,从而击败我们目前拥有的系统。”“这些新武器能够以每秒1英里以上的速度飞行,并以平坦或非弹道轨迹飞行,以防止我们的导弹防御系统跟踪它们。”

据称是3M22锆石飞行测试的低质量图像。KRSK.kp.ru通过维基媒体

根据2017年5月空军研究的结果,五角大楼充分意识到潜在的威胁,并正在寻求采取具体措施来减轻威胁。在2018财年的预算申请中,美国军方将7500多万美元用于所谓的“高超音速防御”,这是MDA更大的资金池。

但这笔相对较少的资金仅用于“完成高超声速威胁防御(替代方案分析)、能力路线图开发,以及对传感器技术演示和武器概念的初步投资,以应对先进威胁”官方预算说明.“MDA将利用现有传感器和地面基础设施/指挥与控制,在2019年之前快速演示和部署三相有限应急能力,为大多数高超声速威胁提供实时预警。”简而言之,这主要是一个开始制定计划的计划,这可能还不够。最终,制造能够应对高超声速武器威胁的新型防御系统可能需要花费数百亿美元,而且这些解决方案必须集成到全球各地的舰船和基地中。

2017年5月,美国空军参谋长大卫·戈德费恩将军表示:“我们必须在每个领域推动技术的边界。”“我们的对手并没有原地踏步。他们在寻找他们能得到的一切优势。”

联系作者:joe@thedrive.com

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