尤里安/美中军备竞赛:高超音速滑翔武器

▲目前美国三军反弹道飞弹系统都是以对抗传统弹道飞弹为主,缺乏拦截超音速滑翔武器系统的能力。(图/美国国防部

尤里安,现任军事战略评论员,淡江战研所毕业。

随着美、中西太平洋冷战架构几乎已成定局,双方的战略对抗态势也不断升高。虽然许多预设立场的学者和观察家仍坚称中美对抗实属无稽之谈,但从实务面的军事部署和相关活动来看,要说中美对抗只是暂时性现象恐怕过于乐观。

由于中国深知未来不论是按照前例采取隐而不宣的冷战竞逐模式,亦或是在东亚关键热点爆发小规模高强度冲突,中国都必须面对和美国全球距外打击能力上的巨大落差。而为了避免和前苏联一样陷入军备竞赛的困境,中国也继续上个世纪所提出的不对称战略方针,积极投入新一代全球距外打击武器的研发,其中最引人瞩目的就是超音速武器系列的研发。想当然尔,美军对于中国作为绝无坐视不管的理由,因此挟其雄厚的航太发展基础,也积极投入超音速武器的发展,让原本在冷战后因为预算和对抗局势消弭而逐渐沉寂的战略投射武器发展重新进入白热化。

从天而降 全球距外战术精确打击新选择

高超音速滑翔武器(HGV)的原理和概念并不新颖,早在第二次世界大战末期就有德国科学家提出类似概念。而在冷战时期美、苏双方也都进行过许多实验,只不过受限于飞控计算能力和材料限制,美、苏双方后来都把主力放在能够快速攻击对方内陆目标的洲际弹道飞弹。

但是随着反弹道飞弹能力逐渐实用,传统弹道飞弹在终端弹道上几无变化可能的老问题重新浮上台面。虽然像是美军的三叉戟D5弹道飞弹已经具有终端弹道调整能力,不仅能够提供更多的战术弹性,而且也增加反弹道飞弹的拦截难度,但问题是这并不能够改变弹道飞弹在上升段大气圈外弹道飞行阶段几乎没有机动能力的老问题,而新一代的反弹道飞弹系统早就已经具有攻击大气圈外弹道飞行阶段的能力,这也是为何中、俄两方对于美军部署反弹道飞弹的反应愈来愈激烈的背后真正原因。

▲X-51高超音速飞行测试载具采用独特的乘波(Wave Rider)设计,让高超音速震波成为机体升力来源,进而缩减主翼面积需求。(图/美国国防部)

高超音速滑翔武器的操作方式和弹道飞弹最大的不同在于再突入阶段,如前所述,弹道飞弹在上升段推进结束后就让酬载进入惯性投射阶段。但是高超音速滑翔武器在上升段推进器脱离之后,高超音速滑翔武器并非依照惯性弹道飞行,而是重新突入大气开始极超音速滑翔。

根据设计目的和作战需求不同,高超音速滑翔武器的最高飞行速度可达10至25马赫不等。而且虽然名为高超音速滑翔武器,但在设计上为了增加飞操机动性,某些设计也会加装小型推进发动机,特别是目前尚在研发中的超高音速冲压发动机,不仅能够让高超音速滑翔武器的射程进一步延长,而且还能够增加在终端弹道的机动性。这种加装发动机的高超音速武器设计又被称为战术助推滑翔体(TBG),理论上将能够达到和现有巡弋飞弹相近的命中精度。

由于高超音速滑翔武器的飞行弹道可进行一定程度的飞操,而且位于大气层边缘和上层,因此对于现有以拦截弹道飞弹弹头为主要想定而设计的反弹道飞弹系统来说,将会变成难以对付的目标。过去弹道飞弹只要能够由早期预警雷达或国防监视卫星侦知发射地点和射角、射向,就几乎能够十拿九稳地推算出大概的可能目标。但若是换成高超音速滑翔武器,可能涵盖的攻击范围就会瞬间增加到数倍甚至是数十倍。这代表原本可执行区域反弹道飞弹任务的系统不仅会倍多力分,而且在拦截性能上也无法应付更为刁钻的高超音速滑翔武器系统。

操作方式与限制

虽然理论上来说高超音速滑翔武器可借由重复使用发射载具运送到上层大气之后借由小型助推器发射,但是在考量发射时间和单位成本的状况下,目前来说仍是以改装现役弹道飞弹发射为主。也因此,高超音速滑翔武器和传统弹道飞弹的发射模式基本上毫无差别,只有到弹头分离之后才能够判断究竟要面对的是什么牛鬼蛇神。

必须注意的是,虽然高超音速滑翔武器的最高飞行速度可达10马赫以上,但是和一般洲际弹道飞弹的弹头突入大气速度相较之下仍旧要慢许多。因此高超音速滑翔武器的生存性并非只仰赖速度,而是依靠机动性和航速的综合运用。特别是如果有终端精确导引需求,高超音速滑翔武器还必须进一步降低飞行速度才能够让各种感测器发挥作用。因为在高超音速状况下弹体周边的空气将会因为高热而电离化,遮断大多数的电磁波频谱。

▲目前美国空军X-51高超音速飞行测试载具已经完成高超音速冲压发动机测试,能够在4.5马赫以上的速度成功启动与维持操作。(图/美国空军)

也就是说,虽然高超音速滑翔武器在射程中段的飞行轨迹难以捉摸,但是当接近目标之后一来为了让感测器发挥作用,再者飞行动能也因为机动和空气阻力持续消耗,因此如果目标有性能足敷使用的区域防空系统加上预警资料链协助,要进行终端弹道拦截的可能性反而比对抗传统弹道飞弹的机会要大一些。

依照公开情资推测,目前解放军东风21D所使用的酬载应该仍只是和潘兴Ⅱ型类似的机动再突入弹头(MaRV),但是新一代的DF-ZF(WU-14)高超音速武器则是真正的高超音速滑翔武器。机动再突入弹头和高超音速武器在某些概念与设计上有共通之处,但在运用想定上则是有显著差异。机动再突入弹头虽然具有一定程度的终端弹道调整能力,但是可调整范围远不及高超音速滑翔武器。以潘兴Ⅱ型为例,机动再突入弹头的飞行距离仅有60公里。

而根据中国研究单位的公开论文推断,解放军东风21D的机动再突入弹头飞行范围可能在65至80公里之间。解放军东风21D反舰弹道飞弹采用机动再突入弹头的目的显而易见,就是希望借由机动再突入弹头弥补终端弹道误差,让东风21D能够具有对抗海面移动目标的能力。但前提是东风21D必须能够获得海面目标的精确位置,否则只要误差超过机动再突入弹头的飞行范围就只能徒呼负负。

和高超音速滑翔武器一样,机动再突入弹头为了能够让感测器和气动控制面发挥作用,在终端弹道时也必须大幅减速。像是潘兴Ⅱ型的机动再突入弹头在进入滑翔阶段之后的速度就降到8马赫,若是东风21D采用类似设计,在速度差异方面应当相对有限。这代表像是专门用来对抗超音速反舰飞弹饱和攻击的整合式区域防空系统仍有最后一搏的机会。

相较之下,DF-ZF高超音速武器在进入滑翔阶段之后,飞行距离可达2000至3000公里,这代表不论对于固定或机动目标的攻击选择弹性都变得更大,而且等于在相同酬载之下能够进一步延伸现有弹道飞弹的最大射程。不像机动再突入弹头,因为仍采用弹道飞行模式,因此只要被早期预警系统发现之后就能够推算可能攻击目标范围,而且容易遭到现有反弹道飞弹系统的中途拦截。而如前所述,高超音速滑翔武器因为没有弹道飞行阶段,因此可以轻易调整航线避开已知反弹道飞弹系统拦截范围,增加敌军拦截的困难度。

高超音速滑翔武器的另外一项优势,就是弹道顶点高度远低于传统弹道飞弹,因此对于陆基长程预警雷达来说,搜获高超音速滑翔武器的有效距离将会跟着大幅缩短。这代表敌方需要投入更多预算和资源建立与维护空载/轨道监视预警系统才能够有效发现高超音速滑翔武器。

以现有陆基或海基早期预警雷达为基准,一般来说可在命中14分钟前侦获射程3,500公里左右的弹道飞弹发射轨迹,但如果换成飞行高度较低的高超音速滑翔武器,有效预警时间就缩短为4分钟。这不论对于机动目标或固定目标而言都是非常短的预警时间,也代表现有对抗传统洲际弹道飞弹的大型早期陆基预警系统和固定式反弹道飞弹基地的作战效能将会显著衰减。这也是解放军为何从2014年宣称试射DF-ZF高超音速滑翔武器成功以来,引起美军高度警戒的主因。

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