高超音速武器,美帝落后了么?

军心安营扎寨 2024-03-26 05:38:47

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AGM-183A

3月18日,在关岛安德森空军基地,美国空军测试了一枚AGM-183A空射高超音速武器。非常有趣的是这次测试正好赶上也门胡塞武装宣布测试了首枚高超音速武器的4天之后。这难以让人不浮想联翩,美帝真的到了需要公开展示“尚能饭否”的地步了么?本文带领大家去了解下,这些年美帝到底在忙活些啥?

AGM-183A

首先要科普的其实是“高超音速武器”(Hypersonic weapon)这个误导性极强的名字,实际上并不是末段弹头速度达到5马赫以上就是“高超音速导弹”,弹道导弹的老祖宗纳粹V-2导弹的末段速度都达到4.8马赫了,V-2在东西方的各种徒子徒孙都超过了5马赫门槛,洲际导弹弹头的再入速度甚至超过了恐怖的15马赫,然而这些弹道导弹都不属于“高超音速武器”。

AGM-183A

原因在于“高超音速武器”所指并非其字面意思,除了速度必须达到高超音速的“硬门槛”,还必须具备高超音速下的变轨机动能力,变轨能力才是其核心性能。传统的弹道导弹在推进段或者再入前轨道阶段实现精确制导,然后“撒手不管”弹头沿着标准弹道飞行,缺点也很明显,在发射、轨道阶段如果弹头被精准探测定位和跟踪,就可以精确计算出其弹道,这使得拦截这些弹道导弹成为可能。美帝的国家导弹防御系统(NMD),战区导弹防御系统(TMD)海基战区导弹防御系统等反导系统等,都是基于这一原理实现拦截。美帝不惜血本开发这些拦截系统目的是打破战略平衡,让对手的弹道导弹无用武之地,只能屈服于其霸权。

挂载AGM-183A的B-52

然而“高超音速武器”的出现完全破坏了美国人的算盘,这一类武器在高速阶段也可以大幅度调整弹道,让根据早期预警雷达数据发射的拦截弹打偏,无法实施有效拦截,拦截弹通常自身只携带很少的燃料用来最终修正瞄准,并不具备大范围的机动变轨能力。

高超音速武器将使萨德这种拦截系统变得无用

“高超音速武器”大致分为两类

经济学人杂志经典的配图,简单明了,蓝色为传统弹道导弹,红色上方为HGV,下方为HCM

1高超音速滑翔飞行器(HGV):导弹弹头在初始弹道发射阶段后在大气层内高速机动和滑翔,包括使用乘波体弹头和使用椎体弹头两个方向,乘波体代表作就是我国的东风-17和鹰击-21,美帝的AGM-183空射快速反应武器 ARRW也算一个;锥体弹头的代表作是俄罗斯的“匕首”,美国那边有还有美国陆军搞的远程高超音速武器(LRHW)也是锥体弹头,这两个项目都是洛马的技术。

东风17,第一种服役的高超音速武器

2高超音速巡航导弹(HCM):使用超燃冲压发动机等吸气发动机达到高速的巡航导弹。典型的包括俄罗斯的3M22锆石。美国这面包括NASA波音的X-51验证机,DARPA高超音速吸气武器概念(HAWC),美国空军高超音速攻击巡航导弹(HACM) ,都是诺斯罗普格鲁曼的超然冲压发动机

HAWC

3M22锆石猜想图

此外美国方面还有一个海军的高超音速空射进攻性反水面导弹(HALO)项目,声称高超音速,不知道是哪种原理。不过这个有点悬,去年海军无人驾驶机和打击武器项目执行官斯蒂芬·特德福德少将跑出来说这玩意儿到不了M5,顶多M3,多少有忽悠的嫌疑。

仓促的任务

挂载AGM-183的B-52

可以看到,美帝那边的高超音速武器基本上是三军各自为战仓促上阵,洛马和格鲁曼两家争雄非常凌乱。除了格鲁曼以航天研究的名义在超然冲压技术上慢慢磨洋工,美帝的滑翔体弹头则几乎是刚刚起步,这个其实是有原因的。

二位没想到吧

1987年12月8日由时任美国总统里根和苏共中央总书记戈尔巴乔夫作为两国代表在华盛顿特区签署《中程导弹条约》,禁止两国所有射程为500-5500公里的核弹道导弹和常规地面发射弹道导弹、巡航导弹和导弹发射器。此举本来是为了省钱。但也束缚了双方的手脚,本世纪初条约外的中国在高超音速武器上异军突起后,二位都坐不住了,2019年《中程导弹条约》废除,双方才开始在这个时间点前后抓紧点这条科技树 。

X-51

波音X-51 乘波者 Waverider是美国最早的高超音速研究无人机,俄罗斯方面指责X-51这种无人机实际上就是用于巡航导弹技术,已经违反了《中导条约》。

X-51用于5马赫(3,300 mph; 5,300 km/h)的高超音速飞行,高度为70,000英尺(21,000 m)。这个计划在2005年被指定为X-51。于2010年5月26日完成了首次高超音速飞行。在两次失败的测试飞行后,X-51完成了六分钟以上飞行,其中2013年5月1日的试飞中超过5马赫时间长达510秒,是持续时间最长的高超音速飞行。

AGM-183

美帝的几个项目中声音最大的是AGM-183A ARRW,2018年8月,空军就与洛克希德·马丁公司签订了价值4.8亿美元的初步开发合同,洛马速度很快,2019年6月就在美国空军B-52上进行了首次携带飞行试验。AGM-183A 声称最高时速超过 15,000 英里(24,000 公里/小时;20马赫),2020 年 2 月,特朗普政府提议将高超音速武器的资金增加 23%,同月,美国空军宣布决定继续采购 AGM-183A,2020 年 3 月国防部副部长表示“马上就要买了”。

这个形状其实是媒体猜测

2021年4 月,ARRW 在南加州海岸附近首次发射失败,然后连续失败8次,直到2020年5月14日才首次成功发射。后面的测试相对顺利,2023 年 12 月 9 日,空军首次发射全状态导弹,达到了大于音速五倍的高超音速,完成了飞行路径并在终端区域引爆。

然而,2023 年初,国会预算办公室 (CBO) 估计,生产 300 枚 ARRW 的每枚导弹的单位成本为 1490 万美元,计划成本为 53 亿美元,包括平台集成和 20 年的维护。如果只买 100 个,则每个 1800 万美元,全计划成本为 22 亿美元。

在 2021 年早些时候的一次试射中看到的一枚 AGM-183A 导弹,该导弹没有涉及该武器的完整端到端演示。

2023 年负责采购、技术和后勤的空军助理部长安德鲁·亨特告诉众议院战术空军和陆军小组委员会,AGM-183A 计划将不会继续进行, ARRW 计划的最后两次全面试飞将继续进行,以收集数据以帮助未来的高超音速计划。终于在3月18日的关岛进行的第二次关闭后测试已经是这个计划关门后的最后一次测试。所有我们看到还在飞的导弹其实已经是博物馆文物了。

LRHW

2018年,美国海军打算采购一种舰载/潜射型导弹,作为该军种中程常规快速打击(IRCPS)计划的一部分。海军率先启动通用高超音速滑翔体的设计,陆军这边也有需求,于是陆军快速能力和关键技术办公室加入,LRHW的核心是被称为通用高超音速滑翔体(C-HGB)的再入系统,本身是基于桑迪亚国家实验室在1980年代开发的桑迪亚有翼高能再入飞行器实验(SWERVE)为原型,Dynetics公司负责制造。

2020年一级火箭测试

2017 年 10 月 30 日,中程常规快速打击飞行实验 1 进行了首次测试。一枚安装在俄亥俄级弹道导弹潜艇发射管中的导弹以高超音速从夏威夷飞到马绍尔群岛,飞行了2000多海里。2020年3月测试了“通用高超音速滑翔体”的原型。

2020年3月的成功测试

第一阶段的固体火箭由洛马开发于2020年5月27日进行了发动机测试。在2021年测试了导弹助推器的两个阶段以及推力矢量控制系统。2021 年 10 月 7 日,I 军第 17 野战炮兵旅接收了第一个作战 LRHW 连的地面设备,开始配套设备的训练和开发。2022 年 6月C-HGB的测试失败,2023 年 9 月 7 日,LRHW完整系统的试射因飞行前检查的未指明失败而被取消。

美国陆军打算将远程高超音速武器部署在一个八导弹连中,该连包含四辆M983卡车和拖车,每辆卡车和拖车在发射筒中装有两枚导弹,旁边还有一辆指挥车LRHW被美国陆军命名为“黑鹰”导弹,原计划于2023年9月部署,现在看起来还不知道要拖到什么时候,但至少没被砍掉。

HACM

HACM猜想图

高超音速攻击巡航导弹(HACM)是一种超燃冲压发动机驱动的高超音速空射巡航导弹项目,是高超音速吸气武器概念(HAWC)和SCIFiRE高超音速计划的延续。HACM目标是开发一种超燃冲压发动机动力的高超音速导弹。2022 年 9 月,雷神公司获得了进一步开发 HACM 的合同。HACM将使用诺斯罗普·格鲁曼公司的超燃冲压发动机。

HAWC想象图

HAWC第一次成功飞行是在 2021 年 9 月。进一步的测试于2022年3月中旬进行,2022 年 7 月 18 日,DARPA 报告了 HAWC 的第三次成功飞行试验——该导弹能够以(5,300 公里/小时;3,300 英里/小时)的速度在超过 60,000 英尺(18 公里;11 英里)的高度飞行超过 300 海里(560 公里;350 英里)。

HAWC想象图

2023 年 1 月 30 日,DARPA 和洛克希德·马丁公司报告了 HAWC 的最后一次成功飞行测试——与之前的飞行测试一样,该导弹能够以(5,300 公里/小时;3,300 英里/小时)的速度在超过 60,000 英尺(18 公里;11 英里)的高度飞行超过 300 海里(560 公里;350 英里), 并展示了改进的性能和能力。DARPA计划通过HAWC计划(MOHAWC)的更多机会进一步推动这些技术改进。

HACM

HACM计划漏出的信息披露相当稀少,只有几张不慎准确的想象图,但AGM-183项目关闭后空军将所有经费投入了HACM,足见五角大楼的重视程度。

HACM

非常有趣的是《中导条约》已经废除5年了,美军还没有一个高超音速武器项目走到服役,对比之下俄罗斯的“匕首”和“锆石”都已在乌克兰实战。但说“美国高超音速武器失败”还为时尚早,失败的只有一个AGM-183。美帝去开发高超音速武器的原因仅仅是实现技术对等,拉齐短板,并不是急着装备,因为高超音速武器唯一的用途就是突破密集的导弹防御系统,而全球范围大规模装备这种防御系统的国家恰恰只有美国自己和铁杆盟友以色列。

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