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空天大视野

从体系作战看高超声速武器的发展

访问次数: 1204 次    作者: 远望智库高级研究员 黄志澄    发布时间: 2020-04-01

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高超声速武器是军事大国战略博弈的新领域。近年来,军事大国纷纷将发展高超声速武器列入战略竞争的重要发展项目,意欲在这场竞争中抢占先机。发展高超声速武器,必须从体系作战出发。发展单独的一种的性能优良的高超声速武器固然重要,但只有与体系中的信息系统和其它武器配合,才能充分发挥出它们的优势。目前高超声速武器的发展还在起步阶段,在目前技术水平上研制的高超声速武器,只是一种性能提高的增量型新武器,只有在未来高超声速技术创新的基础上,进一步发展的高超声速作战平台与空天飞机,包括新一代的高超声速导弹,才可能对未来战争产生颠覆性的影响。
1.当前高超声速武器发展的特点


高超声速技术是指实现马赫数大于5的飞行技术。高超声速武器是指以高超声速技术为基础、飞行速度超过5倍声速的武器。由高超声速技术发展的历史可见,学术界关于高超声速技术,曾存在两种定义,一种是广义的,就是指实现高超声速飞行的技术;另一种是狭义的,专指利用吸气式发动机实现高超声速飞行的技术。目前普遍接受了前一种定义。根据这个定义,已经十分成熟的弹道式导弹和少量高超声速的地空导弹,也是高超声速武器;而飞船和航天飞机也是高超声速飞行器。
美国和苏联很早就开始发展高超声技术。近年来,中国和俄罗斯在高超声速技术方面,均取得重大进展,并有项目已经列装。近来,美国正在加大投资,启动了多个高超声速武器的研制项目。
目前各国高超声速武器的发展呈现如下特点:
1.集中力量优先发展高超声速助推滑翔武器。俄罗斯的“先锋”导弹和“匕首”导弹以及中国的“DF-17”型导弹都属于这类武器。美国最近试验的“通用高超声速滑翔体”(C-HGB)和美国空军正在研制的 “空射快速响应武器”(ARRW)项目、美国海军正在研制的 “中远程常规快速打击”(IR-CPS)项目和美国陆军正在研制的“陆基高超声速导弹”(LRHW)项目,也都属于这类武器。

2.以超声速燃烧冲压发动机(Scramjet)为代表的高超声速吸气式发动机技术,取得了重大进展,但转化为实用的武器还需一段时间。俄罗斯的“锆石”高超声速巡航导弹的制进展最快,预计将于2023年装备俄海军。另一方面,使用组合发动机的高超声速作战平台的发展,还处于概念研究和关键技术攻关阶段。


3.各国在发展高超声速攻击武器的同时,也在积极发展高超声速武器的防御技术。美国国防部在改进现有陆基、海基、空基以及天基传感器能力的同时,正大力推动构建低轨道的天基传感器层,以便为防御高超声速武器提供持续、全球、低延迟的监视、跟踪、瞄准和火力控制。美国和俄罗斯正在发展在助推段、中段、末段全程跟踪监视与进行多手段拦截的高超音速导弹和激光防御系统。
4.基于高超声速技术的太空武器仍处于试验阶段。美国的小型无人军用航天飞机已经进行了5次在轨试验,最近一次在轨试验长达780天。美国空军原将其定位为太空机动飞行器(SMV)的原型。SMV是一种多用途的轨道飞行器。它具有较强的轨道机动能力,并能返回地面并重复使用。它主要用于对地侦察和监视,对太空目标的监视和识别,也可作为反卫星的平台,还能对军用卫星进行在轨服务,它也可释放高超声速滑翔武器而进行远程对地攻击。
5.加强高超声速基础技术研究,持续推进人才培养。各国都在着眼未来,加强高超声速基础技术研究。各国的军方正在联合工业界和大学等学术界建立战略伙伴关系,以利用最先进的试验设施进行基础研究,并为未来发展准备优秀人才。
2.未来战争是体系作战


2015年5月, 中华人民共和国国务院新闻办公室发表的《中国的军事战略》指出:“根据各个方向安全威胁和军队能力建设实际,坚持灵活机动、自主作战的原则,你打你的、我打我的,运用诸军兵种一体化作战力量,实施信息主导、精打要害、联合制胜的体系作战。”党的十九大,为了进一步推进强军兴军战略,强调要“构建中国特色现代作战体系”,为加快国防和军队现代化建设提供了一个重要的战略抓手。
我军关于未来战争是体系作战和的军事思想,受到美国的高度重视。2018年2月美国兰德公司发表了杰弗里•英格斯通(Jeffrey Engstrom)撰写的题为《体系对抗与体系破击战:中国人民解放军将如何应对现代战争》的报告,对中国的体系作战概念,发表了他们的解读。这份报告指出:“什么是体系作战?中国军队认为,体系作战取代单纯杀伤敌方有生力量,成为21世纪的基本作战模式。战争和军事冲突已经转化为体系之间的对抗,体系破击战则成为打赢局部战争的主要作战方法。”“中国军队的作战体系一般包括五个系统,即指控系统、火力系统、信息对抗系统、侦查情报系统和后勤支援系统。中国军队所提出的体系作战能力,就要求要将这五个系统有机融合,形成联合作战能力,并通过信息网络等先进技术,力争实现各个体系与系统间的无缝对接。”

我国构建作战体系,关键是要强化自主创新、原始创新,争取在网络信息技术升级换代中走在前面。现代作战体系实质上就是信息化作战体系。体系的中心是网络信息系统,它将通过网络把各种作战资源联结起来;体系的构成不再是局限于政治、战略、战役的松散性联合,而是从战略贯穿到战役、战斗、技术的各层次的一体化紧密聚合;体系的能动性不再局限于人,而是人机一体化的智能化作战系统。为此,首先要实现火力与信息一体化作战,这种作战样式是指在网络化信息系统支撑下,信息与诸军兵种远程火力高度融合,以精确高效的火力毁伤为基本形态,运用火力与信息一体化的基本打击手段,直接达成一定作战目的的新型作战样式。
为了构建高能的作战体系,我们要一手抓好增强破击强敌信息化体系特别是毁瘫其要害的能力,努力在体系构建上形成非对称优势。同时,还要一手抓好增强体系防御敌方攻击的弹性,并提高体系的生存能力特别是快速重构能力。在体系作战的思想中,“体系破击战”成为我军克敌制胜的主要战法。“体系破击战”的方式,主要包括切断敌方指挥系统内信息传递、打击体系内组成要素、破坏敌方体系构成、扰乱敌方体系运行节奏等等。作战手段除了常规的火力打击外,也包括通过电磁和网络的攻击和压制。
为了适应体系作战,我军队需要应用正在高速发展的前沿战略技术,如人工智能、无人系统的自主技术、军事航天技术和高超声速技术等,开发新的武器装备,对现有体系进行完善和升级换代,并将针对对手的新形成的体系能力做出有针对性的应对。特别当我军的体系破击能力接近对手时,更要加强体系的防御能力。
3.体系作战与高超声速武器的发展


各国关于高超声速技术的发展,都采取分步发展的战略,目前都还处于第一阶段。以美国为例,1986年,美国宇航局(NASA)决定启动“国家空天飞机”计划(NASP),该计划在花出30亿资金后,于1995年停止。2001年,NASA和美国国防部联合提出了“国家航空航天倡议”(NAI)。该倡议建议美国发展吸气式高超声速飞行器分三步走:近期致力于高超声速巡航导弹;中期集中于发展高超声速作战平台;远期瞄准重复使用的空天飞机。2008年2月,美国国防部向美国国会递交了《国防部高超声速计划路线图》。由此,计划发生了重大转折,计划不仅包括吸气式高超声速巡航飞行的技术,而且扩展到包括采用火箭发动机和组合发动机在大气层中进行高超声速机动飞行的技术。
因此,在在体系作战的视野中,我们既要评估现阶段高超声速武器在体系破击能力的提高和不足,又要努力促进高超声速技术的发展,力争发展出新一代的颠覆性高超声速武器。


1.高超声速武器将从低级向高级发展

目前,对于高超声速武器的优势都在强调其速度。国内媒体宣称“天下武功,唯快不破”。美国“臭鼬工厂”工程和先进系统副总裁阿尔·罗米格(Al Romig)声称“速度是新的隐形”。但是这种速度上的优势,需要具体问题具体分析。
美国和俄罗斯在远程弹道式导弹的惯性再入弹头的技术成熟以后,一方面加速弹头的小型化和发展多弹头技术,另一方面,大力研制提高突防能力和打击精度的机动弹头。在机动弹头方面,美国也曾研制过助推滑翔弹头(BGRV)。它采用双锥外形,并用射流干扰进行机动。1967年,用宇宙神F火箭对重1362公斤重的弹头进行了两㳄飞行试验。试验结果证明射流控制方案是可行的。但这种方案滑翔时间较长,使敌方增加了拦截距离,同时落点误差也有所增加。
目前,美国和俄罗斯正在发展的高超声速助推滑翔武器,是基于近代气动热力学、高温材料和先进控制技术等基础之上的,具有较高升阻比的武器。事实上,它在弹道中段的速度,一般要低于常规的多弹头和机动弹头。但由于其具有较大范围的机动能力,增加了对其弹道探测与预测的难度,从而增强了突防能力。同时由于使用了包括人工智能在内的先进控制技术,提高了打击目标的精度,因此,它特别适宜于打击高价值的重要目标。但目前的高超声速助推滑翔武器,还不可能替代常规的多弹头,只是作为它们的一个重要的补充。
目前,美国和俄罗斯发展的发展高超声速巡航导弹,其速度虽然比已经广泛使用的亚声速巡航导弹要快得多,也比超声速巡航导弹更快。但它的隐身性能不如亚声速巡航导弹,其成本和可靠性也不如超声速巡航导弹。目前高超声速巡航导弹,也不可能替代常规的亚声速和超声速巡航导弹。
总之,对目前高超声速武器的体系破击能力的评估可见,在目前技术水平上研制的高超声速武器,只是一种性能提高的增量型新武器,还不是一种性能颠覆性的替代型新武器。无疑,只有在未来高超声速技术创新的基础上,进一步发展的高超声速作战平台(它不是美国洛马公司设想的SR-72侦察飞机)与空天飞机,包括新一代的高超声速导弹,才可能对未来战争产生颠覆性的影响。它们能提供供前所未有的快速到达,可缩短“发射器到目标”的时间,并让太空成为现实的作战域。当然,前一阶段高超声速技术的研究成果,必然会为后一阶段的研究奠定基础。从目前高超声速技术的发展水平来看,高超声速武器从低级向高级发展还要经历较长的时间,至少要用20 年。

2.凸显高超声速火力与信息一体化的重要性

高超声武器的体系的破击能力,将依赖一个灵活高效的“杀伤链”。“针对时敏目标的杀伤链”是建立在OODA(Observe-Orient-Decide-Act,观察-判断-决策-行动)杀伤链的概念之上的。目前,由于人工智能和自主技术的进展,未来战争将从“网络中心战”向“决策中心战”转变。发展高超声速武器的国家,必须同时发展先进的天地一体化的传感器系统,特别是发展配套的天基军用卫星系统,才可以发现和追踪特定目标;而且传感器系统与指挥决策部门以及接受攻击指令的作战部门之间,还要有安全的数据链接。这就不仅仅要求有速度更快的武器,还要有更加灵活、反应更快的信息传输和指挥架构,可以在数秒或者几分钟内迅速作出反应。

由此可见,高超声速武器的精确打击,将严重依赖于一体化的信息支援系统。如果信息支援系统受到干扰或破坏,即使高超声速武器有最快的速度,仍然无法在未来战争中发挥决定性作用。因此,随着高超声速武器的发展,首先要建设与此相适应的多手段组成的一体化分布式的信息支援系统。其次,需要发展多种手段攻击敌方的打击链,这包括摧毁或迷惑敌方情报、监视和侦察系统(ISR),干扰ISR系统与装备高超声速武器的舰艇和其它作战平台之间的通信,以及摧毁这些平台。此外,有必要发展迷惑导弹导引头和摧毁导弹弹体的手段,发展激光、电磁炮等新型防御武器。

3.重视高超声速防御武器的发展

军事技术发展的内在基本矛盾,是进攻与防御的矛盾。一种攻击性兵器的出现,必然或迟或早地导致相应的防御措施的产生。而防御措施又总是为新的攻击兵器所克,从而又使新的防御手段成为必要。军事技术发展的不对称性表现在进攻易而防御难,但军事技术的进攻与防御特性只是相对的,而且两者可以相互转化。对此,高超声速攻防的发展也不例外。由于高超声速助推滑翔武器的速度和机动性,均大于高超声速巡航导弹,前者的拦截难度也大于后者,因此,下面我们只讨论前者的防御问题。
目前正在研制的高超声速助推滑翔武器,在发射或助推阶段,只要能够及时发现它们,就可用常规手段进行拦截。它们在中段和末段虽然由于机动具有较高的突防能力,但其机动性比目前的超声速战机要低得多,其速度也比常规再入弹头的速度要低,再加上其在大气层内飞行,因气动加热虽然使其雷达特性复杂化,但因而也增强了它的红外辐射特性。由此,根据高超声速武器的目标和攻击的特点,对高超声速武器的预警,不大可能利用单部装备完成,需要综合使用天基、空基、地基、海基等探测手段,在空间上形成域、簇、节点的分布式系统,依靠“网络化构架”,提升对高超声速武器的预警能力。目前美国正在发展“高超声速和弹道跟踪传感器系统”(HBTSS)。其次,要在现有导弹防御系统中的的高超音速导弹的基础上,增加其速度和机动能力,以满足拦截高声速武器的要求。目前美国正在发展高超声速防御武器系统(HDWS)。2019年9月,美国导弹防御局授予洛马公司“女武神-高超声速防御末段拦截弹”、“标枪-高超声速防御武器系统”方案的合同,以改进“萨德”拦截弹和“爱国者”-3MSE导弹。同时,俄罗斯也将拦截高超声速滑翔导弹和高超声速巡航导弹等任务,作为新一代空天防御系统规划的发展重点。目前,俄罗斯主要依赖其新推出的S-500防空导弹系统与“集装箱”超视距侦察和导弹预警雷达相结合的方式,对各类目标进行预警拦截。此外,美国和俄罗斯都在探索使用高能激光武器来拦截高超声速武器的可能性。


4.促进建立全方位、高立体的整体作战体系

高超声速武器的高速度和对信息系统一体化的全面要求,不仅扩大了战争的地理空间,模糊了战争的前方和后方,而且在高度上,从大气层扩展到太空,表现出战争的高度多维化、立体化特征,形成了全方位、高立体的整体作战体系。从而让“空天一体战”、“空海一体战”、“多域战”等战争模式,进行高度融合。因此,只有加强联合作战,才可能确保高超声速战争的胜利。另一方面,我们也要清醒地认识到,高超声速武器今后也必然会扩展到太空对抗领域,应为此做好准备。

5. 高超声威慑必须与核威慑相结合

目前军事大国的高超声武器还处在研制和装备阶段,并未用于实战,对于它们能力的宣传,更多地对用于威慑。对于大国之间的未来战争,钱学森先生在1995年7月全国科技大会上指出:“到了本世纪50年代,更因核技术和火箭技术的发展,出现了远程核武器。远程核武器的巨大破坏力,再加上现在高度发展的信息技术和电子计算机技术,就形成现阶段和即将到来的21世纪战争形式:在核威慑下的信息化战争。” 当前,除核威慑外,还出现了其它非核类型的威慑,如信息威慑、太空威慑、生化威慑、高超声威慑等,显然,其它威慑仍然都无法替代核威慑。因此,只有将高超声威慑和核威慑及其它威慑相结合,才能增强威慑的效果。
四、结束语


高超声速武器的发展是军事大国之间的战略博弈。因此,制定适合国情的发展战略是当务之急。为此必须对未来战争的需求和关键技术的发展,作出正确的评估。发展高超声速武器必须从体系作战出发。由于高超声速武器在未来战争中的关键作用和巨大的打击能力,它将成为一种重要的的体系破击手段。实际上,发展单独的一种的性能优良的高超声速武器固然重要,但只有它们与体系中的信息系统和其它武器有效配合时,才能充分发挥出它们的优势。为了能够实现有效的攻击,必须将高超声速武器与信息支援系统高度融合,并提高其可靠性,降低其成本。

目前高超声速武器的发展还处在起步阶段,在目前技术水平上研制的高超声速武器,只是一种性能提高的增量型新武器,只有在未来高超声速技术创新的基础上,进一步发展的高超声速作战平台与空天飞机,包括新一代的高超声速导弹,才可能对未来战争产生颠覆性的影响。从目前高超声速技术的发展水平来看,高超声速武器从低级向高级发展,还要经历较长的时间,至少要用20 年。
立足于长远目标,发展高级的高超声速武器,必须要在基础技术上大力创新。这方面可以英国反应发动机公司(REL)的预冷式“协同吸气式火箭发动机”(SABRE)为例,他们就是在超燃冲压发动机之外,开辟了一条全新的途径。因此,高超声速的创新必须从科技创新和武器发展规律出发,坚持不懈,并取得各方面的支持,才能取得成功。
高超声速流动理论的创始人钱学森先生,在1993年7月23日给我的信中说,“21世纪的中国人一定要在空定天飞机上显一显身手,一件国家大事。”
中国的高超声速技术,基础较好,发展迅速,一定会在21世纪大显身手!


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