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美国未来全球快速精确打击体系预测分析


导弹与航天运载技术 2008年第5期


童雄辉 (中国运载火箭技术研究院)


摘要: 为了实现2h内快速精确打击全球任意目标的能力,美国正在着手建立其全球快速精确打击体系(CPGS)。美国未来全球常规快速精确打击体系为陆、海、空、天四位一体,它们包括基于天基的“上帝之棒”、通用航空飞行器(CAV)、空间机动飞行器(SMV)、高超声速巡航飞行器(HCV)、空间操作飞行器(SOV);基于空基的远程超声速巡航轰炸机、机载高超声速巡航导弹;基于陆基的洲际常规地地弹道导弹、新型常规打击导弹(CSM)、低成本的快速发射的小型运载火箭(SLV);基于海基的潜射远程常规弹道导弹、新型潜射中远程弹道导弹。新的系统将带来新的作战模式,与传统精确打击系统相比,具备独有的特点和优势。

关键词:常规全球精确打击体系;猎鹰计划;高超声速巡航飞行器;通用航空飞行器


0 引言


在近4次高技术局部战争中,美国依靠强大的天基信息优势、空中优势和先进的精确打击武器的使用,很快便获得战争的战略性优势。但同时,也在战争中暴露出很多问题,比如无法打击快速移动或者深埋地下的高价值目标。这使得美军产生了研制对可从美国本土发射直接快速精确打击全球任意目标的武器的迫切需求。2003年7月,美国国防预先研究计划局(DARPA)和美国空军联合制定了猎鹰计划(FALCON),旨在研制可在2h内进行全球精确打击的武器系统。2007年2月,为了加速实现美国全球快速精确打击能力,在继续推进猎鹰计划的同时,美国国家研究委员会(NRC)公布了美国未来全球精确打击能力需求书,军方研究机构和企业界开始全面研究各种可能的全球精确打击方案,并先后提出了陆基/海基常规洲际弹道导弹、远程超声速轰炸机、高超声速巡航导弹等方案。


1 发展目标


美国未来全球常规快速精确打击体系(CPGS)的目标是建立陆、海、空、天四位一体的全球常规快速精确打击体系,实现2h内精确打击全球任意目标的能力。主要打击对象是现有武器难以对付的“时间敏感”目标、深埋地下或坚固的目标以及其他高价值目标。


2 体系构成


2.1 天基

a)上帝之棒武器。

上帝之棒(Rods from God)是一种天基全球打击常规武器,设计长约6.1m,直径约30cm。上帝之棒平时置于组网部署的卫星平台上,每个卫星平台可携带100枚这样的上帝之棒。在接到打击命令后,100枚上帝之棒同时与卫星平台分离,再入大气层后打击地面目标。上帝之棒通过直接撞击打击深埋地下或坚固的目标,撞击的速度约为1200m/s。该计划开始于20世纪80年代,目前正在秘密进行,将作为中、远期目标。

b)通用航空飞行器。

通用航空飞行器(CAV)是一种高超声速再入机动滑翔飞行器,实质上是一种通用的弹药布撒平台,自身不带动力,可用多种发射工具(弹道导弹、运载火箭、HCV、SOV等)发射,再入后依靠其独特的气动外形进行滑翔,依靠自身的控制舵和GPS/INS复合制导系统进行机动和控制。CAV是美国未来全球精确打击体系中最重要的武器,是其他武器平台作战的重要备选有效载荷。

CAV设计重约450kg,可携带450kg有效载荷(整体式侵彻弹头、小直径炸弹SDB、低成本自主攻击系统LOCAAS等),最大打击距离5560km,最大横向机动距离约为1800km,设计打击精度为3m;其增强型ECAV最大打击距离可达16700km,横向机动距离可达5560km。

CAV除了基本型和增强型外,还有轨道型CAV。基本型和增强型CAV都是不入轨的,而轨道型CAV可以单独组网部署于轨道,也可以由空间机动飞行器(SMV)或其他卫星平台携带部署于轨道,长期滞留轨道,随时待命,在接到打击命令后,轨道CAV离轨再入大气层精确打击地球上的任意目标。与不入轨的两种CAV相比,轨道型CAV在设计和技术上,主要需要增加考虑轨道CAV的离轨动力、电磁环境等因素。

虽然美国猎鹰计划目前正在发展基本型CAV和增程型通用航空飞行器(ECAV),都是不入轨的,但这是进一步发展轨道CAV的基础,不排除美国发展轨道型CAV的可能性。

目前,CAV已完成系统定义、初步设计评审、关键设计评审和风洞试验,正在进行其技术验证机HTV-2的建造工作,计划2009年进行首飞。

c)高超声速巡航飞行器。

高超声速巡航飞行器(HCV)是一种可从常规军用跑道上起飞的、可重复使用的无人高超声速巡航飞行器。飞行高度大概在35~75km,采用涡轮基组合循环发动机(TBCC)作为推进系统。它的主要战术特点是:1)可打击16700km的目标;2)可携带的有效载荷为5500kg;3)从发射到抵达目标的时间小于2h;4)飞行速度为10倍音速;5)操作模式类似飞机并可重复使用;6)可以打击多个、分散的目标;7)可在飞行过程中重新确定打击目标;8)可以在飞行途中被召回。

在实际作战时,可携带小型巡航导弹、小直径炸弹、CAV以及其他武器系统精确打击全球任意目标,执行完任务后再返回基地。

目前,美国正在进行HCV缩比技术验证机HTV-3的设计以及HCV推进方案的选型工作。计划2025年后投入使用。

d)空间操作飞行器。

空间操作飞行器(SOV)是一种亚轨道军用可重复使用飞行器,主要起到发射和运载工具的作用。SOV也可在空间和大气层内完成多项军事任务,具有较强的机动能力。SOV可携带的有效载荷包括:SMV、CAV以及专门将有效载荷转移到更高轨道的轨道转移飞行器(OTV),或者是将有效载荷转移到中、高轨道的模块化入轨级(MIS)。利用SOV发射CAV进行实际作战时,SOV飞行到达一定高度后,释放CAV或其他弹药布撒器进行精确打击地面目标。

目前美国正在进行SOV的方案研究以及推进系统方案的选型工作,计划2025年后要求飞行器达到设计能力。

e)空间机动飞行器。

空间机动飞行器(SMV)是一种可重复使用的、可长期滞留轨道(12个月)或进行轨道机动作战的小型无人轨道飞行器。SMV执行轨道任务后返回地球,经过维护后又可执行下一次任务,两次任务之间的准备时间小于72h。SMV自身不能直接作战,需要与CAV组合进行作战。在实际作战时,SMV能携带一定数量的CAV长期滞留轨道,接到打击命令后,释放CAV,CAV离轨再入精确打击地面目标。美国已完成SMV的验证机X-40A的挂飞和自动进场试验,以及X-37验证机的挂飞、自动进场与着陆试验,计划进行轨道飞行试验,将作为远期目标在2025年后实现。


2.2 空基

a)远程超声速巡航轰炸机。

远程超声速巡航轰炸机是在现有的轰炸机基础上,采用新的高速涡轮喷气发动机技术和新型复合材料机身技术设计的一种飞行速度达到马赫数2.4、航程约为4600km、最大载弹量为18.15t的全新远程超声速巡航轰炸机。由于设计难度大,所以美国还在进行研究和论证,还未决定是否实施该方案。

b)机载高超声速巡航导弹。

机载高超声速巡航导弹(X-51)是美国最新的高超声速巡航导弹发展计划,该计划将研制和试验一种由火箭助推的高超声速巡航导弹,一子级为火箭助推器,二子级为高超声速巡航飞行器(乘波体设计),整个导弹设计重约726kg。在实际作战时,X-51由轰炸机或战斗机携带至约14km高度释放,火箭发动机开始工作,将速度助推至马赫数4.5,火箭助推器分离,高超声速飞行器的动力系统开始工作,将速度加速到马赫数5,开始巡航飞行,打击目标。


2.3 陆基

a)陆基洲际常规地地弹道导弹。

陆基远程常规地地弹道导弹主要用常规弹头更换现有的核弹头,采用先进的中制导和末制导技术,提高其打击精度,以满足精确打击的要求。目前美国主要考虑的是改装已退役的和平卫士洲际弹道导弹,未来也可能考虑在民兵3上改装常规弹头,比如CAV等。

b)新型常规打击导弹。

美国空军航天司令部(AFSPC)从2006年7月开始研究远程的新型常规打击导弹(CSM)的设计方案,该方案为陆基系统,采用火箭助推一个高超声速再入滑翔飞行器(HGV),也有可能是目前美国正在发展的CAV,也有可能是体积比CAV更大的高升阻比再入滑翔飞行器。CSM较改进型三叉戟导弹更为先进,可携带更重的载荷,攻击更多的目标。CSM是美国中期(2015年前后)计划实现的全球常规快速精确打击系统。

c)低成本、快速发射小型运载火箭。

低成本、快速发射的小型运载火箭(SLV)也是猎鹰计划的一部分,主要为执行全球精确打击和快速发射进入空间任务而研制的,其主要特点是可快速响应、可机动发射、成本低(单发成本低于500万美元)。在实际作战时,SLV一般与CAV组成作战系统,将CAV发射至再入点,CAV再入大气层精确打击地面目标。根据猎鹰计划,SLV剩下的两家承包商航天探测技术公司(SpaceX)和空中发射公司正在进行各自竞标方案的飞行验证试验,其中,SpaceX公司的法尔肯-1火箭已进行了两次飞行试验,均失败,计划今年再进行了2次飞行试验;空中发射公司的快速抵达火箭已完成3次模拟火箭的空投试验和发动机的地面试车,正在进行火箭的建造工作。


2.4 海基

a)潜射远程常规弹道导弹。

潜射远程常规弹道导弹是美国目前重点考虑的方案之一,主要是将海军的三叉戟导弹改装常规弹头,计划将24枚三叉戟2潜射导弹改装为携带常规弹头的导弹,部署到12艘俄亥俄级弹道导弹核潜艇上(每艘2枚)。该方案的最大射程可达11118km,设计打击精度为10m,可以满足美国近期(2010年)全球精确打击任务的需求。该方案目前主要的问题是国会没有批准其2008财年的国防预算。但是预计该方案在2009财年将再次提交国会批准,如果通过,该方案将会很快实现作战能力。

b)新型潜射中远程弹道导弹。

美国计划研制新型潜射中远程弹道导弹,新的导弹将会考虑核、常兼顾。新的导弹可以在15min将约900kg的有效载荷精确投送到2400km远的地方,打击各种加固的或地下目标,精度为5m。该导弹可装备在由俄亥俄级潜艇改装的核动力潜艇上。目前正在进行相关论证,计划2015年前具备初始作战能力。


3 作战模式及其比较


经过上一部分的阐述可以得出美国未来全球常规快速精确打击体系的作战模式主要有:卫星平台+上帝之棒、轨道型CAV、HCV+CAV、SOV+CAV、SMV+CAV、退役洲际弹道导弹+CAV、SLV+CAV、CSM+CAV、常规三叉戟2潜射弹道导弹+CAV、新型中远程潜射弹道导弹+CAV、远程超声速巡航轰炸机、X-51。在这些作战模式中,CAV是基础,它可与其他多种平台组合作战,它的优点是响应时间快、飞行速度高、可全球覆盖、机动能力强、打击精度高;缺点是由于成本偏高,比较适合打击高价值的点目标,不适合大规模覆盖式打击。因此,美国未来的全球常规快速精确打击体系将可能由CAV、HCV、超声速巡航轰炸机和X-51等多种方案的组合模式。从美国的发展战略以及本身的技术实现难度来看,近期主要以常规三叉戟2潜射弹道导弹、SLV+CAV、退役洲际弹道导弹+CAV为主;中期重点发展CSM、中远程潜射弹道导弹、X-51;其余的作战模式将是远期目标。

美国传统的远程打击体系主要依靠美国现役的轰炸机来完成,该打击体系速度慢(多为亚声速)、飞行时间长(5~6h)、需要空中加油,而且对基地和后勤保障的依赖性强,根本无法满足快速打击全球目标的需求。与传统的打击体系相比,新的全球常规精确体系不但射程远(全球覆盖)、速度快(高超声速)、打击精度更高,以减少打击附带的损伤,而且不依赖前方基地,多为无人驾驶,可减少后勤保障的压力和飞行员的损失风险。而且,新的全球常规精确打击体系更加灵活,有多种打击方案,可以根据不同的作战需求,选择不同的方案进行打击。

全球常规快速精确打击能力,是美国现在和未来迫切需要的一种能力。目前,美国国会、国防部和军方均已达成共识,将共同致力于加快推进其全球常规快速精确打击体系的构建。可以预见,在不久的将来,全球常规快速精确打击武器将会出现在实战中,而且必将会发挥越来越重要的作用。


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