1、高超音速武器的前世今生

“天下武功，惟快不破”。高 超音速武器，一般指飛行速度大于 馬赫數(shù)5（約1600米/秒）的作戰(zhàn)飛 行器，具有高速度、高機(jī)動(dòng)、高射程、高毀傷的突防優(yōu)勢(shì)，可對(duì)現(xiàn)役 的防御體系帶來(lái)致命打擊，已是各 國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的“殺手锏”武器。目前，高超音速武器主要有兩條技術(shù)路線：一種是吸氣巡航式飛行器， 如美國(guó)的X-51、俄羅斯的鋯石，另一種是助推滑翔式飛行器，如美國(guó)的AHW、HTV-2，俄羅斯的匕首、先鋒等。

美國(guó)早在20世紀(jì)60年代就開始了高超音速飛行相關(guān)技術(shù)的研究與探索，并且提出了一系列的高超音速飛行器發(fā)展計(jì)劃。如美國(guó)海軍和國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）聯(lián)合開展的高超音速研究計(jì)劃—TAT TLRS（高速打擊）計(jì)劃；美國(guó)空軍的X-51A飛行演示驗(yàn)證計(jì)劃，以及和DARPA 開展的獵鷹計(jì)劃；美國(guó)陸軍的先進(jìn)高超音速武器計(jì)劃。蘇聯(lián)也是世界上最早研發(fā)高超音速武器的國(guó)家之一，在高超音速技術(shù)上處于世界領(lǐng)先地位。早在20世紀(jì)50年代，蘇聯(lián)就開始進(jìn)行了銀鳥高超音速飛行器的風(fēng)洞試驗(yàn)，積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；60年代，米高揚(yáng)設(shè)計(jì)局設(shè)計(jì)了兩級(jí)結(jié)構(gòu)的助推滑翔飛行器MIG-105，第一級(jí)為可重復(fù)使用高超音速飛機(jī)，第二級(jí)為升力體飛行器。盡管世界范圍內(nèi)掀起高超音速技術(shù)及武器的研究熱潮已經(jīng)幾十年，但是高超音速武器的發(fā)展道路并不平坦，很多關(guān)鍵技術(shù)仍處于試驗(yàn)或探討階段，眾多項(xiàng)目也是一波三折。如美國(guó)的HTV-2項(xiàng)目因兩次實(shí)驗(yàn)失敗而告終，俄羅斯的“冷”“鷹”計(jì)劃（又稱“針”計(jì)劃、IGLA計(jì)劃）因財(cái)力不支而停止。直到近期俄宣布匕首高超音速導(dǎo)彈進(jìn)入試驗(yàn)性戰(zhàn)斗值勤，高超音速武器得以具備實(shí)戰(zhàn)能力。

2、高超音速武器的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)

高超音速武器匯集了高速、高毀傷、高突防的諸多優(yōu)勢(shì)，對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義，不僅在打擊效果、作戰(zhàn)運(yùn)用層面具有巨大價(jià)值，對(duì)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)的改變也具有不可估量的潛力。高超音速武器相對(duì)現(xiàn)役武器的最大優(yōu)勢(shì)就是快速打擊，憑借較高的速度與動(dòng)能，能夠極大提高戰(zhàn)斗部的毀傷效能，同時(shí)具備了較強(qiáng)的突防能力，可以輕易突破現(xiàn)役的防御體系。在“攻”“破”兼?zhèn)涞膬?yōu)勢(shì)下，高超音速武器具備“一招制勝”的打擊能力，作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)將向高超音速武器呈現(xiàn)“一邊倒”的趨勢(shì)。作為“一小時(shí)打遍全球”的作戰(zhàn)平臺(tái)，高超音速武器可攜帶常規(guī)或核戰(zhàn)斗部以超高速度（馬赫數(shù)為5～25）在臨近空間飛行，具備“發(fā)現(xiàn)即摧毀”的瞬時(shí)打擊能力，具有先發(fā)制人的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。高超音速武器不僅能作為核威懾力量動(dòng)搖對(duì)方的戰(zhàn)略決心，在宏觀上取得戰(zhàn)略主動(dòng)，還可以作為常規(guī)武器充分發(fā)揮“非對(duì)稱”作戰(zhàn)的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際作戰(zhàn)中具有更高的利用價(jià)值。未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)具有高科 技、多維度、非對(duì)稱的特點(diǎn)，隨著一系列新技術(shù)、新模式的發(fā)展和應(yīng)用，未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)也將走向更深遠(yuǎn)、更廣闊的領(lǐng)域。臨近空間作為連接近地大氣層和外太空的必經(jīng)之路，已經(jīng)成為各國(guó)必爭(zhēng)的戰(zhàn)略要地，高超音速武器能夠快速控制臨近空間，具備高 空高速打擊、長(zhǎng)航時(shí)駐留的先天優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的發(fā)展中必將占有 一席之地。

隨著高超音速武器逐步走向戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)現(xiàn)有防御體系提出了新的難題，未來(lái)的防御體系將向更高預(yù)警維度、更快反應(yīng)速度、更大打擊力度的“空天海地”聯(lián)合防御發(fā)展。高超音速導(dǎo)彈的防御中的技術(shù)難點(diǎn)包括高超音速武器跟蹤難、可探測(cè)并持續(xù)跟蹤高超音速武器等技術(shù)難點(diǎn)。

3、高超音速武器跟蹤難

高超音速導(dǎo)彈一般分為兩類，即高超音速滑翔導(dǎo)彈（HGV）和高超音速巡航導(dǎo)彈（HCM）。HGV由火箭運(yùn)載，在離地球40~50千米的地方釋放。高超音速巡航導(dǎo)彈上裝有發(fā)動(dòng)機(jī)，在離地面20~30千米處釋放。高超音速導(dǎo)彈的飛行速度是音速的5倍以上，可以在飛行中逃避雷達(dá)的探測(cè)，故很難發(fā)射攔截器將其摧毀。雖然目前的洲際彈道導(dǎo)彈和其它導(dǎo)彈，對(duì)防御

一方仍然存在反應(yīng)時(shí)間上的挑戰(zhàn)，但防御一方能發(fā)現(xiàn)這些武器。例如，洲際彈道導(dǎo)彈需要大約20分鐘才能穿越太空，這為防御一方發(fā)射陸基或?；鶖r截彈留出足夠的時(shí)間。高超音速?gòu)母旧细淖兞诉@種局面。華盛頓特區(qū)的目標(biāo)、地面機(jī)械化裝甲縱隊(duì)和重要地點(diǎn)，都可能在幾分鐘內(nèi)被5倍音速的高超音速武器摧毀。這些武器在飛行中也會(huì)機(jī)動(dòng)，有時(shí)會(huì)沿著地球

大氣層的邊緣，以壓倒性的高速度攻擊目標(biāo)?，F(xiàn)在五角大樓想用新的空間傳感器層技術(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)它們，只有這樣，才有可能將高超音速導(dǎo)彈直接從空中擊落。目前，彈道導(dǎo)彈防御局授予L3 Harris、雷錫恩、諾斯羅普·格魯曼和萊多斯公司“高超音速?gòu)椀缹?dǎo)彈跟蹤空間傳感器”（HBTSS）的二期開發(fā)項(xiàng)目合同。諾格公司正在研究一種高性能、廉價(jià)、可生存和可擴(kuò)展的天基傳感解決方案。該公司在高超音速和彈道導(dǎo)彈防御方面用的端到端、多領(lǐng)域的方法，涵蓋了從海上到太空，以及電磁和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等多個(gè)作戰(zhàn)領(lǐng)域的技術(shù)。

4、可探測(cè)并持續(xù)跟蹤高超音速武器

HBTSS的設(shè)計(jì)目的是用一個(gè)傳感器的有效載荷探測(cè)并持續(xù)跟蹤高超音速威脅，以便給地面軍事指揮官贏得時(shí)間以采取反制措施摧毀空中導(dǎo)彈。由于高超音速飛行器速度快、脫離單顆衛(wèi)星探測(cè)范圍時(shí)間快，所以如果想要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和跟蹤，必須要通過(guò)一整套通信效率非常高的衛(wèi)星鏈才能實(shí)現(xiàn)，最簡(jiǎn)單也要有好幾顆衛(wèi)星協(xié)同工作，才能實(shí)現(xiàn)這種有效監(jiān)測(cè)。彈道導(dǎo)彈防御局現(xiàn)在運(yùn)行“天基跟蹤和監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS，2001年天基紅外系統(tǒng)的低軌道星座部分從美國(guó)空軍轉(zhuǎn)交給彈道導(dǎo)彈防御局，并改名STSS），該系統(tǒng)的核心是兩顆軌道高度1 350千米、

傾角為58度、軌道周期為120分鐘的衛(wèi)星。STSS裝有能夠探測(cè)可見(jiàn)光和紅外光的傳感器，并作為彈道導(dǎo)彈防御的試驗(yàn)性空間跟蹤器系統(tǒng)。但STSS無(wú)法有效跟蹤高超音速武器。據(jù)彈道導(dǎo)彈防御局發(fā)言人瑪麗亞·恩約庫(kù)稱，HBTSS將與美國(guó)國(guó)家航天防御體系（National Space Defense Architecture）集成，后者在不同軌道部 署不同系統(tǒng)，以探測(cè)和跟蹤常規(guī)彈道導(dǎo)彈以及洲際彈道導(dǎo)彈等其它威脅。根據(jù)目前五角大樓和工業(yè)界的說(shuō)法，HBTSS使防御高超音速成為可能。HBTSS將是一個(gè)由環(huán)繞地球軌道的衛(wèi)星群上的傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)，可全球監(jiān)測(cè)。

HBTSS采用特殊的設(shè)計(jì)理念，將使用持久紅外傳感器跟蹤高超音速武器從發(fā)射到發(fā)生作用的全部軌跡。美軍目前的感知系統(tǒng)沒(méi)有能力全程跟蹤高超音速武器，因?yàn)槠滠壍牢恢瞄_始時(shí)非常高，但隨后會(huì)下降到很低，使目前的傳感器看不到它。彈道導(dǎo)彈防御局正在與空間發(fā)展局、DARPA和美國(guó)空軍合作研制HBTSS。

5、“星鏈”對(duì)高超音速導(dǎo)彈的預(yù)警反導(dǎo)的影響

高超聲速導(dǎo)彈的快速發(fā)展和實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用，給導(dǎo)彈防御系統(tǒng)帶來(lái)了前所未有的壓力。然而，“星鏈”的出現(xiàn)填補(bǔ)了導(dǎo)彈預(yù)警體系中針對(duì)高超聲速武器的防御漏洞。低軌衛(wèi)星可以通過(guò)“接力”的方式，實(shí)現(xiàn)全球范圍的覆蓋，特別是可兼顧到高緯度區(qū)域。此外，“星鏈”擁有發(fā)射全向波束的能力，可以對(duì)導(dǎo)彈和航天器進(jìn)行遙測(cè)、跟蹤和控制，進(jìn)而提高對(duì)敵方運(yùn)載火箭、導(dǎo)

彈軌道的高精度預(yù)測(cè)和預(yù)警能力，為后續(xù)的攔截提供信息支持。美國(guó)的“黑杰克”項(xiàng)目和下一代國(guó)防太空 架 構(gòu) ，都 與“星 鏈”項(xiàng) 目 緊 密 結(jié) 合 。美 太 空 發(fā) 展 局（SDA）提出的下一代國(guó)防太空架構(gòu)，分為7個(gè)層次，每個(gè)層次都有其功能，包括數(shù)據(jù)傳輸與通信，目標(biāo)探測(cè)、預(yù)警、跟蹤和指示，監(jiān)控時(shí)敏目標(biāo)，導(dǎo)航，戰(zhàn)場(chǎng)管理和地面支持等。下一代國(guó)防太空架構(gòu)不是短期內(nèi)能夠建成的，因此，美軍必須利用商用低軌衛(wèi)星星座，“星鏈”無(wú)疑是首選。

美太空軍計(jì)劃在其未來(lái)的導(dǎo)彈預(yù)警體系中，將取消地球同步軌道，以及大型、昂貴的衛(wèi)星，重點(diǎn)發(fā)展低地球軌道上的衛(wèi)星?？梢?jiàn)，美反導(dǎo)預(yù)警發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)已經(jīng)完全指向低軌衛(wèi)星，通過(guò)低軌衛(wèi)星靈活、彈性的太空架構(gòu)，依靠傳感器數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)來(lái)獲取大量的目標(biāo)信息與

數(shù)據(jù)，達(dá)到有效對(duì)抗高超聲速導(dǎo)彈的目的?！靶擎湣钡臄?shù)量和規(guī)模完全打破了已有的太空力

量平衡，龐大的數(shù)量使得采用動(dòng)能型武器對(duì)其進(jìn)行的殺傷變得失去意義，就算少數(shù)衛(wèi)星受到攻擊，通過(guò)快速增補(bǔ)衛(wèi)星或者通過(guò)軟件調(diào)整調(diào)用其他衛(wèi)星的載荷使其替代受損衛(wèi)星，衛(wèi)星星座整體功能不受影響，充分體現(xiàn)出高彈性衛(wèi)星的強(qiáng)壯性。如果“星鏈”同時(shí)搭載了光學(xué)觀測(cè)載荷，結(jié)合其重訪率高的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于全球主要地區(qū)，讓每個(gè)時(shí)間段天頂方向都有幾顆衛(wèi)星飛過(guò)，可實(shí)現(xiàn)24 h不間斷光學(xué)監(jiān)控，通過(guò)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別、分類跟蹤和圖像識(shí)別系統(tǒng)，主要地區(qū)和重點(diǎn)目標(biāo)，甚至包括動(dòng)目標(biāo)的活動(dòng)情況盡在美軍掌握之中。

6、高超音速飛行器弱點(diǎn)

先進(jìn)的高超聲速導(dǎo)彈有一些相同特性，這為防御者提供了機(jī)會(huì)。持續(xù)高超聲速飛行，這種物理現(xiàn)象為高超聲速防御設(shè)計(jì)提供了可以利用的信息。根據(jù)定義，高超聲速飛行是大氣飛行。因此，高超聲速防御可以更好地理解為一種復(fù)雜的防空形式。為了預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)“進(jìn)入或 穿過(guò)大氣層”的日益多樣化的威脅，有必要將其定義為這樣的威脅。高超聲速武器經(jīng)歷了有挑戰(zhàn)的氣熱條件，后者限制了當(dāng)前的制導(dǎo)、控制和材料技術(shù)。在以大約馬赫數(shù)20的速度重新進(jìn)入大氣層后，洲際范圍的高超聲速滑翔器經(jīng)歷了極端的壓力和振動(dòng)模式，以及超過(guò)4000華氏度的溫度。在這種環(huán)境中，飛行器周圍的大氣分解成等離子體，與機(jī)身表面劇烈反應(yīng)。彈道再入飛行器在大氣再入過(guò)程中會(huì)經(jīng)歷數(shù)十秒的類似情況，而高超聲速武器必須在類似條件下忍受數(shù)分鐘。在這種環(huán)境下，要確保性能可靠，通常需要特殊的材料和高度集成的設(shè)計(jì)，尤其對(duì)于更高的速度來(lái)說(shuō)更是如此。雖然商用飛機(jī)子系統(tǒng)通常可以單獨(dú)設(shè)計(jì)并在以后集成，但高超聲速導(dǎo)彈機(jī)身結(jié)構(gòu)、航空電子設(shè)備或隔熱材料的變化可能改變其他每個(gè)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮因素。例如，高超聲速飛行器機(jī)身基本形狀或重量分布的微小變化，可能對(duì)熱和推進(jìn)系統(tǒng)性能以及精度產(chǎn)生下游影響。為了確保升力、阻力或穩(wěn)定性特性，我們的設(shè)計(jì)可能要選擇更重的隔熱層或不同形狀的進(jìn)氣口，而這些反過(guò)來(lái)會(huì)影響機(jī)身形狀、成本、質(zhì)量和控制系統(tǒng)決策。

預(yù)測(cè)高超聲速系統(tǒng)性能很困難，這些問(wèn)題因此更加復(fù)雜。各種物理現(xiàn)象以非線性方式相互作用，從而加熱高超聲速飛行器和破壞其穩(wěn)定性，或破壞超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。邊界層過(guò)渡建模很困難（飛行器周圍突然形成的高溫湍流氣流），這阻礙了早期掌握高超聲速飛行的努力。預(yù)測(cè)邊界層過(guò)渡，這需要設(shè)計(jì)師對(duì)大量變量建模，包括飛行器形狀和周圍氣流、表面紋理，以及在高超聲速情況下和在高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，過(guò)熱氣體等離子體和飛行器表面之間的化學(xué)相互作用，這些相互作用隨著表面侵蝕而隨時(shí)間變化。

7、高超音速導(dǎo)彈的防御方法

高超聲速防御的一個(gè)最重要的計(jì)劃要素是一個(gè)具有彈性和持久性的空間傳感器層，以便觀察、分類和跟蹤所有類型、方位角和軌跡的導(dǎo)彈威脅。第二個(gè)最重要的計(jì)劃要素是滑翔段攔截彈。到目前為止，高超聲速防御投資并不多，只是高超聲速打擊投資的一小部分。按照目前的速度，滑翔段攔截彈可能要到21世紀(jì)30年代才能部署，但這一速度也可能會(huì)加快。即使沒(méi)有空間傳感器層和滑翔段攔截彈，防御設(shè)計(jì)也可以使用現(xiàn)有傳感器和替代效應(yīng)器，以限制高超聲速導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)預(yù)算，引導(dǎo)威脅，并以有利于防御者的方式增加其他成本。使高超聲速武器具有吸引力的相同特征，為防御者提供了新的失效模式。包括使用區(qū)域效應(yīng)器、 補(bǔ)充“命中殺傷（hit-to-kill）攔截，高功率微波系統(tǒng)、21世紀(jì)版本的高射炮彈、其他針對(duì)高超聲速飛行體制弱點(diǎn)的手段。

防御全譜高超聲速導(dǎo)彈威脅，不會(huì)由單一的、萬(wàn)能方案來(lái)解決。為利用高超聲速飛行的關(guān)鍵漏洞，我們進(jìn)行了大量努力，高超聲速防御因此會(huì)更加容易。

高超聲速武器具有彈道導(dǎo)彈和巡航導(dǎo)彈所沒(méi)有的局限性。除了上述設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)外，在惡劣的高超聲速環(huán)境中，部署誘餌和對(duì)抗措施也要困難得多。高超聲速防御不需要在冷真空的太空中將彈頭與其他物體區(qū)分開來(lái)，從而免除了彈道導(dǎo)彈防御中最棘手的挑戰(zhàn)之一。高超聲速武器受到空氣阻力阻礙，其飛行時(shí)間可能比穿越相同距離的彈道導(dǎo)彈長(zhǎng)。最后，雖然高超聲速、亞聲速和超聲速巡航導(dǎo)彈可以機(jī)動(dòng)，但高超聲速武器可能呈現(xiàn)更亮的紅外特征，在更高、更可探測(cè)的高度飛行，并且可能不會(huì)頻繁或急劇機(jī)動(dòng)。高超聲速飛行挑戰(zhàn)特殊，防御者可能另辟蹊徑。根據(jù)定義，高超聲速滑翔器在機(jī)動(dòng)時(shí)會(huì)消耗能量。

防御設(shè)計(jì)中，我們可利用這些行動(dòng)，迫使高超聲速滑翔器早期和經(jīng)常機(jī)動(dòng)。此外，高超聲速飛行的惡劣條件（邊界層過(guò)渡的風(fēng)險(xiǎn)、沖擊波管理的需要），形成了一些漏洞，而不同殺傷機(jī)制可以利用它們。對(duì)結(jié)構(gòu)或周圍氣流的較小沖擊或擾動(dòng)，就可能干擾高超聲速武器。

高超聲速武器的每一個(gè)優(yōu)勢(shì)特征都意味著成本增加。在大氣層中長(zhǎng)時(shí)間飛行，它們可能出現(xiàn)新的故障。它們的機(jī)動(dòng)能力以消耗能量和射程為代價(jià)。正如彈道導(dǎo)彈防御以彈道的可預(yù)測(cè)性為導(dǎo)向，根據(jù)高超聲速飛行狀態(tài)的脆弱性，高超聲速防御也可調(diào)整。與彈道再入飛行器相比，在擊潰高超聲速武器機(jī)身方面，“命中殺傷”的含義可能有所不同。

高超聲速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造難度是另一個(gè)弱點(diǎn)。采用多種擊潰機(jī)制、動(dòng)能效應(yīng)器、電子戰(zhàn)和各種類型的定向能系統(tǒng)的防御體系結(jié)構(gòu)，將給高超聲速武器設(shè)計(jì)師帶來(lái)重重難題，他們必須針對(duì)更廣泛的影響優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)性能裕度很小的武器，很容易受到防御系統(tǒng)特性邊際

變化的影響。為了克服這些不確定性，對(duì)手可能被迫采用更保守、能力更弱的武器設(shè)計(jì)。這些動(dòng)態(tài)反過(guò)來(lái)影響了發(fā)展高超聲速武器的成本以及更廣泛的攻防關(guān)系。高超聲速防御設(shè)計(jì)要利用這些“嚴(yán)格公差…和高超聲速武器必須克服的獨(dú)特敏使用分布式和高架傳感器平臺(tái)和前

方警戒線，可探測(cè)從高超聲速到亞聲速的較低飛行威脅。我們可能還需要一種不同的持久方法，并在整個(gè)聯(lián)合部隊(duì)中使用非專用要素。高超聲速防御絕非易事，但也并非不可能。高超聲速導(dǎo)彈不是最佳方案，也可以阻擋。通過(guò)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的方法，部署空間傳感器和改進(jìn)的攔截器，并采用其他富有想象力的方式，瞄準(zhǔn)高超聲速飛行的獨(dú)特特性，高超聲速防御問(wèn)題將被視為一種復(fù)雜、但更容易處理的防空形式。

碳復(fù)合材料再入飛行器的前端受損情況

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編輯：黃飛