【军事文摘】揭秘超高音速飞行器 2小时内打遍全球
资料图：高超声速武器图解
快速响应战略打击是近年来各国研究的热点，其飞行模式的选择对关键技术牵引和突破影响巨大。远程高超声速飞行器通常以两级组合形式构成，按发射方式和飞行方式组合，可分为火箭动力垂直发射高超声速弹道飞行、火箭动力垂直发射高超声速巡航飞行、涡轮基组合动力（TBCC）水平起降机载发射高超声速弹道飞行、TBCC水平起降机载发射高超声速巡航飞行四类。其中TBCC水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式，在平台机动性、发射隐蔽性、突防概率等方面都有优势。下面将对TBCC动力水平起降高超声速战略打击模式进行探讨。
国外高超声速飞行器
种类及特点
高超声速飞行器从广义上讲，包括目前已出现的高超声速无人机、高超声速导弹、空天飞机，及未来可能出现的高超声速轰炸机等新型武器。类似X-51验证机的飞行器，可视为高超声速巡航飞行器。
高超声速飞行器种类繁多，为了简化，按动力种类，可将高超声速飞行器分为无动力滑翔飞行器、吸气式动力巡航飞行器和火箭动力弹道飞行器三类。火箭动力技术相对成熟，吸气式动力技术和弹道滑翔式技术成熟度尚低，是各国发展的重点。
采用火箭动力的主要是弹道导弹，按发射方式分为地面发射和空中发射。地面发射具备很强的突防能力，但存在一定弱点，发射时红外特征持续时间较长，容易被预警卫星发现。
采用吸气式冲压动力的主要是新型高超声速巡航飞行器，能以大于马赫数5的速度巡航，远大于目前世界上现役飞行器的巡航速度，能极大地缩短目标的反应时间。对于发现的瞬时可疑目标、高价值目标，能做到在其完成部署与做好攻击准备前先敌摧毁。高超声速飞行器能威胁地面的固定设施及移动中的目标。
弹道滑翔式的通用航空飞行器，一般采用地面垂直发射方式获得初始动能，然后以弹道加末端滑翔方式飞行并实施打击。
资料图：X-51A乘波者高超音速飞行器
高超声速飞行器优势
速度优势
高超声速巡航飞行器在未来实战中的应用，很可能改变现代战争的模式。包括弹道导弹和空天飞行器在内的飞行器，未来具备远程战略与战术打击能力后，能使部队在缺少前方存在的情况下，1～2小时内完成对敌目标的遏制与摧毁，将成为可替代核武器完成进攻与防御的重要一环。
美军多次进行的X-51飞行器试验，基本上以轰炸机为发射载体。从战术角度考虑，轰炸机作为发射平台具备了长滞空时间的能力，在敌方攻击范围外长时间巡航待机，其优势在于能为高超声速飞行器的快速打击创造有利条件。
资料图：挂在B-52H机翼下的X-51飞行器
高度优势
夺取制空权、保持空中优势一直是空战的首要目标，高度优势可看作是主导空战的重要因素。高超声速飞行器在飞行高度上突破了现有战斗机的飞行范围，飞行高度在30千米以上，适合在大气层边缘的近地空间作高超声速巡航。飞行器投放的炸弹或导弹具有极大的动能，体积很小的炸弹都能造成巨大的杀伤力，对地面及海上目标的威胁很大。
突防能力优势
随着反隐身技术的不断提高，战斗机突防时的战场生存力会逐渐削弱，高空与超高速的结合能有效避免隐身手段的不足，有效缩短敌方的发现距离，使其不能迅速做出拦截部署。
高超声速巡航飞行器能有效进行高空高速突防和退出，对敌方直接打击或作为远距离发射平台，大大提高了作战效能。同时，能在敌方的防区外发射或从远离目标的空域发射，迅速击中目标。远程高超声速飞行器能有效提高战场生存能力，使敌方的防空系统难以拦截，并能对重要目标进行快速而迅猛的打击。如高超声速巡航飞行器以马赫数5以上的速度在30千米以上突防，这就要求敌方的拦截防御武器至少具备马赫数7以上的飞行能力，现有的防空系统无法做到有效拦截。
另外，由于高超声速巡航飞行器在巡航段的飞行时间长，机动动作少，被雷达探测并锁定的几率相对较大，若采用一些辅助措施（飞行性能与隐身特性一体化设计、红外隐身、雷达隐身、有源电子干扰或在必要时投放干扰诱饵）用于突防，可大幅提高高超声速飞行器的战场生存能力。
全球/远程打击飞行模式
近年来，美军提出了2小时内打遍全球的作战要求，包括战术打击和战略打击。战略打击任务，是指以最快的速度，在全球范围内对敌方的本土战略目标实施打击。因此对高超声速战略打击模式、全球/远程打击飞行模式和相关的飞行器技术的突破提出了迫切需求，并引领世界各国竞相开展相关研究。
从飞行方式上看，采用高超声速飞行器进行全球/远程打击的飞行方式，有水平起飞超声速巡航飞行、水平起飞高超声速巡航飞行、水平起降机载发射高超声速弹道飞行、垂直发射弹道飞行、垂直发射周期性跳跃巡航飞行、垂直发射弹道巡航飞行等多种。
全球/远程打击四类飞行模式的具体定义见表1。分析发现，要实施全球范围的飞行和到达，通常应采用两种以上的高超声速飞行器组合完成。
F-15GSE上的一次性载荷的构型布局
飞行模式特点分析
火箭动力垂直发射高超声速弹道飞行模式特点
弹道导弹、周期性跳跃弹道式飞行器，发射受限于公路、铁路或固定的发射井架，其机动性不强。在现代卫星等先进侦查手段下，发射前易受到敌方攻击。发射时产生的巨大的、持续较长时间的红外特征信号容易被预警卫星发现，直至发动机关机，预警系统根据目标信号特征能判断出目标类型和弹道轨迹，进而采取措施实施初、中段拦截。海基潜射战略导弹发射场所虽有良好的机动性和隐蔽性，但其导弹发射后，初速较低，易遭到敌方的初段和中段拦截摧毁。然而，一旦突破了初段拦截和中段拦截，末段被拦截的概率很小，即使末段被拦截，所有碎片将落入目标国家，同样可起到战略威慑作用。因此，该模式仍为一种有效的战略打击模式。
火箭动力垂直发射高超声速巡航飞行模式特点
火箭动力垂直发射高超声速巡航飞行模式主要有以下特点：
(1) 对火箭动力垂直发射助推器的依赖较强。由于超燃冲压发动机不具备低速启动能力，因此高超声速巡航飞行器的起飞与加速阶段都要依赖火箭助推器，存在垂直发射时在初段和中段被拦截的可能。
(2) 对其他任务领域的要求苛刻。实现远程快速精确打击，给其他任务（情报侦察、信息搜集、卫星通信、战场态势感知及指挥与控制等）领域带来了新的挑战。在实施快速打击前必须准确锁定攻击目标，否则准备时间过长，快速打击将失去意义。同时，安全可靠的导航、飞行轨迹持续变化的控制、敌防空导弹的拦截预警等都是重要因素。
(3) 飞行器自毁概率高。从目前水平看，实现高超声速下持续巡航飞行状态下对飞行器的控制依然困难。在马赫数5左右的超高速度下，飞行器周围会产生等离子鞘，显著影响通信导航与精确控制，一旦不受控，飞行器极有可能大幅偏离预定航线，甚至坠毁。
(4) 对手防御手段较多。由于其突出的特点为快速打击，因此在攻击末端留给自身的反应时间也缩短，应急状况下飞行轨迹的快速重构难度较大，精确打击能力较难保证。同时，根据飞行器的特点，对手利用高功率电磁干扰手段进行对抗，可有效干扰飞行器的飞行控制，使其偏离预定目标。如，RQ-170曾被伊朗采用GPS欺骗手段俘获。
(5) 远程巡航比弹道模式飞行时间长，大于2000千米远程飞行高超声速巡航比弹道飞行时间长1倍以上。如进行2000千米的快速打击，弹道导弹只需10分钟，但利用如X-51一类的高超声速巡航飞行器以马赫数5的速度巡航，续航距离2000千米将耗时20分钟，不能满足快速打击的要求；在执行10000千米全球飞行任务时，弹道飞行模式只需30分钟，而以马赫数5巡航飞行则需2小时以上，即使以马赫数8巡航飞行也需1小时以上。
可见，这种模式不太适合发展为有效地远程战略打击模式，但可发展为中近程战术打击模式。
TBCC水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式特点
TBCC水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式，最典型的表现形式是机载发射弹道导弹，可在自己的领空范围内巡逻发射，发射空域大，机动速度快。此外，空基导弹具有良好的机动性和隐蔽性，且生存能力和突防能力显著提高。另一方面，机载导弹的发射准备工作，可在地面隐蔽进行，导弹的空中准备时间可在载机飞至发射点之前完成，实现零准备时间发射；同时，由于可使用多架载机，每架载机都可多次发射，因此空基导弹可实现对目标饱和攻击和多波次攻击。
TBCC水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式有以下优点：①可进行短时间重大作战任务；②能进行快速响应作战及火力投送；③性能和机动性大幅度提升；④全方位发射；⑤前方基地任选（能在任何地点部署）；⑥具备可召回的能力；⑦系统研制成本低、风险低，进度快。
美军的F-15GSE是一种机载发射弹道导弹方案。该方案是利用现有的F-15飞机，采用发动机射流预冷性能增强技术，大幅提高推力。由于F-15起飞时机腹中部挂架对任务载荷/运载器长度的限制，方案中采用背部安装运载器和任务载荷，而非常规的机腹安装方式。F-15机背强度大，尾翼翼展宽、升力大，允许运载器具备更大重量和直径，从而提供更大的载荷运送能力。图2为F-15GSE上的一次性载荷的构型布局。
采用机载发射弹道导弹方案，机载导弹14吨，可发射545千克的全球打击任务载荷到18520千米距离。图3提供了典型弹道剖面。因此该种模式可能发展为有效战略打击模式。
TBCC水平起降机载发射高超声速巡航飞行模式特点
高超声速巡航飞行器反应快速、使用灵活、可实施快速精确打击等特点，在中短程（<1000千米）战术打击方面，具有较大的军事应用潜力。与组合动力水平起降高超声速远程飞行平台结合，可作为有效的斩首行动战术打击手段，充分发挥其战术优势。因此，TBCC水平起降机载发射高超声速巡航飞行，可能不太适合发展为战略打击模式，但却是一种具有发展潜力的战术打击模式。
涡轮基组合动力水平起降机载发射高超声速弹道飞行模式，具有行动隐蔽、突防效能高、适应性强等优点，可发展为新型战略打击模式，在未来能量中心战(以能量为中心的体系作战)中将发挥重要作用。
涡轮基组合动力及相关飞机和机载武器的研究，将促进一系列新技术的发展，带动飞机设计技术相关领域一次大的进步，也将推动涡轮基组合动力技术的进步和发展，应加以特别的关注和重视。
（来源：全球防务，作者：李俊 杨水锋 陈文兵）
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