2.2 近期項目發展
近期美國通過加大經費投入、優化采辦流程、增加飛行試驗、不斷調整成熟技術路線等多種舉措加快高超聲速武器發展進程。
據2021年3月美國政府問責局報告稱[9],從2015財年到2024財年,已開支和未來計劃資金估計其總額將近150億美元(不包括未來高超聲速武器生產成本),自2020財年開始,美國高超聲速研究工作重點將轉向產品開發,占10個財年總投資的60%,大部分項目將在未來幾年內快速推進。表1列出了美國國防部2015—2024財年高超聲速打擊武器項目經費投入情況[10]。
▼ 表1 美國防部2015—2024財年高超聲速打擊武器科研項目經費投入 ( 百萬美元 )
▼ Table 1 Fundings for hypersonic strike weapons research program of the U.S. DoD from FY2015 to FY2024
備注:2015—2020財年是根據預算文件統計的執行經費,2021—2022財年是批復經費,2023—2024財年是申請經費。表中灰色背景部分為吸氣式高超聲速巡航導彈項目,其他為高超聲速滑翔導彈項目。
從表1來看,美國國防部和陸軍、海軍、空軍、DARPA均啟動了各自的高超聲速項目研究,美軍各軍種主要關注與自身作戰領域直接相關的高超聲速技術演示驗證項目與裝備型號發展項目,DARPA則主要關注探索性和前瞻性的高超聲速項目。具體來說,在高超聲速助推滑翔導彈方面,首先利用成熟技術,采取中間層采辦策略,加大、加快支持空軍ARRW、海軍CPS、陸軍LRHW三個高超聲速滑翔彈型號項目,其中LRHW項目最快于2022年形成初始作戰能力,陸軍計劃在2023 年組建首個LRHW導彈連“暗鷹”,LRHW將成為美國最先列裝的高超聲速武器。
對于吸氣式高超聲速巡航導彈,近年來其技術成熟度進展超出預期,目前主要圍繞空軍的HACM和海軍的OASuW-2兩個型號、兩條技術路線發展。空軍主要以雙模態超燃沖壓發動機動力技術路線發展,項目關系為X-51A→HAWC/ MoHAWC(先期技術開發)→FHP(技術轉化方案)→Mayhem(深化支撐技術項目)→HACM(原型樣機);海軍主要以雙燃燒室沖壓發動機動力技術路線發展,項目關系為HyFly+SPEAR+HyFly2(先期技術開發)+嘯箭→ HALO(原型樣機)。值得注意的是,目前空軍的雙模態技術路線較為明確,但海軍的雙燃燒室技術路線似乎還不確定,近期有信息顯示可能存在多種方案擇優選擇,如利用HAWC的雙模態以及與挪威探索固體燃料沖壓發動機,因此海軍的技術路線還有待跟蹤觀察[11]。
在飛行試驗方面,美國準備在最近4年安排40次飛行試驗,盡快成熟列裝。高超聲速滑翔彈方面,空軍的ARRW、DARPA的TBG、海軍的CPS項目均開展了一系列飛行試驗,陸軍LRHW也計劃在2023年前開展6次飛行試驗。高超聲速巡航導彈主要聚焦于DARPA的HAWC樣彈,分別于2021年和2022年成功進行飛行試驗,后續的MoHAWC項目將開展進一步飛行演示驗證,以擴展飛行包線,驗證全新的系統。
種種跡象表明,美國高超聲速技術已然成熟,非常接近武器系統部署,其后續研制進展值得持續密切關注。
3 美國高超聲速武器發展路線
通過梳理近年來的相關技術戰略、美國智庫和高層言論等文章,分析得出美國高超聲速武器發展的一些戰略脈絡和技術路線。
3.1 美國高超聲速武器發展路線演變
進入21世紀以來,美國發展高超聲速武器的技術路線分幾個階段不斷演化,以滿足現實軍事需求和適應不斷發展的高超聲速技術進步。
根據2001年公布的美國《國家航空航天倡議(NAI)》戰略[12],21世紀初美國高超聲速武器發展的技術路線以吸氣式推進為重點突破口,結合火箭動力發展高超聲速武器,目標是實現先進的打擊、攔截和空間進入能力。具體來說,設想采取循序漸進的方式,分近期(2010年)、中期(2015年)和遠期(2020年)三個階段,分別發展一次性使用系統(高速巡航導彈、高超聲速中/遠程導彈和攔截武器等)、可重復使用系統(高超聲速遠程打擊/偵察飛機)和吸氣式動力兩級入軌空間響應進入系統。目前看來,雖然因為開發成本太高、進度和性能指標設置不科學,以及技術風險考慮不夠,使得當時規劃的目標、時間節點和關鍵技術未能如期實現,但NAI戰略規劃對于技術方向的把握最為全面和系統,它對后來吸氣式演示驗證飛行器X-51A的成功飛行試驗,以及當前美國高超聲速巡航導彈項目HAWC和高超聲速滑翔彈項目TBG的發展都具有舉足輕重的推動作用。
美國國防部2008年出臺的《高超聲速計劃路線圖》[13]系統地描述了美國當時和未來10年高超聲速技術發展的主要方向,其發展目標是構建未來三大高超聲速作戰能力,即打擊/持久作戰(SPE)能力、空中優勢/防御(ASP)能力,以及空間進入響應(RSA)能力,圍繞這三個方向制定了相應的高超聲速技術發展路線圖,并提出了相應的試驗與設備資源以及基礎研究發展路線圖。瞄準上述三大能力建設方向,制定了每個方向的技術產品路線圖和技術轉化路線圖。該發展路線圖是21世紀以來美軍制定的高超聲速武器發展技術路線最系統、最具體、最明晰的路線圖,它是對NAI中高超聲速武器發展路線的迭代、深化和具體化。后來X-51A、X-37B等項目的發展驗證了其規劃具有一定的可執行性,表明其技術路線總體方向是正確的,具有很強的借鑒性。
美國空軍2012年公布的技術路線圖計劃用5 年時間研制驗證機并試飛,重點發展吸氣式動力高超聲速巡航導彈。2014年對2012年的技術路線圖進行了深化,計劃在2020年之后實現高速打擊武器的技術成熟,在2030年之后實現戰術打擊/情報監視偵察用高超聲速飛機的技術成熟,在2040年之后實現可重復使用/持久型高超聲速飛機的技術成熟。最終,希望在高超聲速這一技術領域能夠確保在對抗環境下實現快速和有生存力的打擊能力。
總的來說,美國空軍在2012和2014年規劃的高超聲速武器發展路線圖遵循了2008年美國國防部高超聲速計劃路線圖,只是根據演示驗證項目試驗情況相應地調整了技術路線及其研究項目。發展方向上仍然是傳統的吸氣式動力和助推滑翔兩個技術方向,只是降低了技術難度,改為戰術級,戰略級的高超聲速武器還需等待突破一些關鍵技術(或者說技術成熟度還不夠)。同時,啟動經濟可承受或可重復使用的高超聲速試驗平臺項目研究推動高超聲速武器技術成熟化,并配套設置高超聲速試驗技術專項——高速系統試驗(High Speed Systems Test,HSST)項目加強高超聲速武器試驗與評估的基礎設施建設,利用國家高超聲速基礎研究計劃(National Hypersonic Foundational Research Plan,NHFRP)項目[14]深化高超聲速武器基礎科學研究。
3.2 近期美國高超聲速武器發展路線分析
2017年7月,美國空軍部負責科學、技術與工程的代理副部長科林·塔克上校在AIAA推進與能源會議期間表示[15],鑒于近年來中俄高超聲速武器的快速發展,美國空軍將著手制定首個高超聲速武器發展路線圖,將涵蓋高超聲速導彈、高超聲速飛機等一系列裝備。2019年3月,美國防部研究與工程副部長辦公室負責高超聲速的主管邁克·懷特表示[16],未來計劃加大飛行試驗力度,并基于相關試驗數據制定一份全面的高超聲速導彈發展路線圖,以確定技術和工業基礎需求及未來投資藍圖。但到目前為止,美國并沒有發布新的高超聲速武器發展技術路線圖。綜合美軍高層領導言論、所列預算項目及相關試驗活動等方面的各方信息,分析美國高超聲速武器近期發展路線。
3.2.1 優先發展戰術級高超聲速滑翔彈
2018年3月,針對俄總統普京公布兩型具備核打擊能力的高超聲速武器,時任美國防部長馬蒂斯對此表示,俄羅斯已經裝備多型洲際彈道導彈核武器,因此再多一型高超聲速戰略核武器也不會有多大改變[17]。而時任國防部主管研究與工程的副部長格里芬認為,這類導彈“在其長時間的巡航飛行中比較脆弱”,并且“相當容易產生不穩定”。況且,美國早在1967年就成功地進行了助推滑翔彈頭的飛行試驗,但美國并沒有將其列裝,因為他們認為,基于多彈頭分導技術的三位一體戰略核力量才是最為有效的突防手段。但在戰術武器領域,格里芬警告說,中俄擁有讓美國的航母戰斗群和整個艦隊產生危險的能力,以及讓美國前方部署的部隊和陸基部隊產生危險的能力。因此,美國當前的重點應該集中在“戰區級或區域級沖突層面的戰術能力上:超快速響應、高速、高機動、難以發現跟蹤和攔截[18]。” 這或許也是2018年美國防部將“常規快速全球打擊(CPGS)”項目變更為“常規快速打擊(CPS)”項目,去掉“全球(G)”的用意所在。而對于戰術級的高超聲速武器,美國尋求速度更快、精度更高、實用性更強,致力于增強常規武器性能,以有別于中俄的高超聲速武器。
目前美國高超聲速導彈武器并行發展的主要有兩種方案:火箭助推滑翔和吸氣式動力巡航。考慮應對中俄高超聲速武器快速發展急需,著眼于戰術級高超聲速武器軍事需求,同時兼顧技術成熟度的可靠性,美國近期重點發展戰術級高超聲速滑翔彈。優先發展高超聲速滑翔彈,主要是看重其射程和彈道機動上優勢以及火箭動力較為成熟等因素。而對于吸氣式高超聲速巡航導彈,以美國國防部國防研究與工程(現代化)局前局長劉易斯為代表的多位國防部官員均看好其應用前景,認為高超聲速巡航彈比助推滑翔武器尺寸更小、集成導引頭更容易、平臺適裝性更強,可為空軍帶來巨大的戰術優勢[19]。雖然美國在《2021財年國防授權法案》中提出了三年內實現空射高超聲速吸氣式武器部署的目標,但考慮技術成熟度問題,美國的吸氣式高超聲速巡航導彈還需繼續技術攻關,重點還是動力和成本的問題。與高超聲速滑翔彈發展進度相比,吸氣式高超聲速巡航導彈有所滯后。
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