高空高速截擊武器的起源

　　20世紀60年代，美蘇爭霸愈演愈烈，戰略轟炸機配裝核武器的組合成為震懾對手的利器。為了滿足國土防空的需求，盡早把對手的戰略轟炸機攔截于國土之外，提升飛行高度和飛行速度成為戰斗機的一種設計思路，后來出現了專門的截擊機，也促使空空導彈發展史上出現了一個專門的分支——高空高速截擊空空導彈。

　　AIM-47空空導彈

　　為了應對蘇聯的戰略轟炸機，美國空軍于20世紀50年代中期實施了“試驗性遠程截擊機”計劃，其中XF-108戰斗機是重要的組成部分，其最大飛行速度達到Ma3。AIM-47空空導彈是休斯公司為XF-108研制的專用武器。隨著XF-108的下馬，休斯公司為了繼續AIM-47的研制，把其作為YF-12高速攻擊機的配套武器，使之最終成為首款高速截擊武器。

　　AIM-47A

圖：P-40空空導彈

　　AIM-47空空導彈彈長4.2m，彈徑0.39m，翼展0.84m，重450kg，發射速度Ma3.2。AIM-47未經歷過實戰，只是在研制階段進行過多次飛行試驗，其中1963年3月進行了高速機彈分離試驗，試驗中AIM-47在22.8km高度和速度為Ma3的條件下完成了發射，機彈高速分離試驗為高速截擊武器系統的應用奠定了基礎。20世紀60年代中后期，由于軍費需求過大，并且彈道導彈已經替代戰略轟炸機成為核武器的最佳載具，美國取消了AIM-47的生產計劃。

　　P-40空空導彈

　　與美國類似，蘇聯為了應對美國的XB-70遠程高速戰略轟炸機和SR-71高空高速偵察機，于20世紀50年代末開展了米格-25高空高速截擊機的研制，P-40空空導彈即為米格-25專門研制的高速截擊武器。

　　P-40空空導彈采用鴨式氣動布局，兩級固體火箭發動機，彈長6.3m，彈徑0.36m，翼展1.45m，重量為460kg，發射速度為Ma2.5。P-40是首個防御臨近空間高速飛行器的導彈，雖然沒有擊落臨近空間目標的紀錄，但其采用的大尺寸氣動控制面、大當量戰斗部等技術為高速截擊武器進行臨近空間防御提供了支撐。

　　AIM-97空空導彈

　　20世紀70年代中期，米格-25的卓越性能引起了美國的高度關注，其飛行速度超過Ma3并可攜帶遠程空空導彈。為應對這一威脅，美國為F-15戰斗機研制了AIM-97空空導彈，其彈長4.6m，彈徑0.34m，彈重590kg。AIM-97和P-40空空導彈是僅有的兩款研制成功的防御臨近空間高速飛行器的導彈。

　　20世紀70年代之后，隨著彈道導彈的戰略地位日益明顯，戰略轟炸機的地位下降，用以配備高速截擊機為使命的空空導彈漸漸淡出了歷史舞臺。進入21世紀以來，隨著臨近空間高速飛行器的迅猛發展，高速截擊武器系統或將再次成為國土防空的重要角色。

　　臨近空間高速飛行器帶來的挑戰

　　現實的情況是，臨近空間高速飛行器已經成為國外的一項發展重點。自20世紀90年代以來，各軍事大國已經投入了數百億美元的研制經費。但受到技術水平的限制，目前國外臨近空間高速飛行器大多還處于關鍵技術的演示驗證階段，部分項目正向實用化進行轉變，但距離裝備尚有一定的距離。

　　以美國為代表的軍事強國開展了眾多的臨近空間高速飛行器演示驗證計劃，通過對其發展情況的綜合分析，大體可以劃分以下三類。

　　臨近空間高速巡航類飛行器

　　目前，這類飛行器中發展態勢較好的典型代表是X-51A驗證飛行器。X-51A是美國空軍研究實驗室(AFRL)和美國國防部預研局(DARPA)的聯合研究項目，主要是驗證超燃沖壓發動機推進飛行器的可行性，計劃將其發展為一種飛行速度為Ma5~7的高超聲速全球精確打擊武器。X-51A驗證飛行器由B-52轟炸機空中發射，助推發動機加速至超燃沖壓發動機點火進入巡航飛行，2010-2013年共進行了4次飛行試驗，在2013年5月1日第4次的飛行試驗中，超燃沖壓發動機工作時間超過240s，巡航速度達到Ma5.1，關鍵技術取得較大進展。2014年4月，AFRL和DARPA提出了高超聲速吸氣式武器概念(HAWC)項目，作為X-51A的后續發展，標志著臨近空間高速巡航類飛行器從關鍵技術演示驗證開始了實用化進程。

　　高速臨近空間飛行器具有以下特點：一是使用門檻低，相對于彈道導彈，它不受相關武器限制條約的限制，具備實現精確打擊的能力;二是可遠程快速打擊時敏目標，它的巡航速度為Ma6~8，攻擊距離可達1000~1500km，攻擊時間約為10min;三是作戰使用靈活，它采用空中平臺發射，可以根據作戰任務靈活部署。

　　臨近空間彈道滑翔類飛行器

　　典型代表是HTV-2驗證飛行器，它由運載火箭發射，在100km高度經無動力滑翔再入大氣層，在2010~2011年共進行了兩次飛行試驗，盡管沒有取得成功，但積累了豐富的試驗數據。2014年3月DARPA與AFRL正式啟動了演示驗證“戰術推進-滑翔”(TBG)高超聲速武器項目，作為HTV-2項目的后繼，該項目的目標是將高升阻比氣動外形結構和熱防護系統按比例縮小，從而使其能夠成為機載空射或艦上垂直發射的戰術級武器。該項目將包括地面和飛行試驗，以推進技術成熟并驗證集成這些技術形成的系統可達到的性能。

　　此類飛行器具有以下特點：一是讓常規武器擁有遠程戰略武器所具備的全球到達能力;二是對現有反導系統具有一定的挑戰。其再入飛行速度達到Ma20，并且具有一定的橫向機動能力，相對于彈道導彈來說，飛行航跡范圍更大，攔截難度較大。

　　軌道往返類飛行器

　　典型代表是X-37B驗證飛行器，由運載火箭發射，可在外層空間執行任務，并在完成任務后返回地面，從2010年迄今共進行了4次飛行試驗，飛行任務未對外界公開，在飛行過程中進行了多次軌道機動，最長留軌時間達675天。

圖：已經成功進行過驗證的X-51A吸氣式高超聲速飛行器極有可能首先演化為高超聲速導彈

　　此類飛行器具有以下特點：一是快速天地往返，作戰響應速度快，目前采用運載火箭發射，未來隨著技術的成熟，可采用渦輪組合循環(TBCC)動力實現水平起降，快速發射和返回;二是可快速構建武器系統，實現偵察/打擊一體化，即利用本身攜帶的偵察設備探測跟蹤目標，繼而發射武器進行打擊。

　　臨近空間高速飛行器產生的影響

　　隨著臨近空間高速飛行器實用化進程的推進，未來它將在以下五個方面產生重要影響。

　　一是或將成為新的進攻性戰略武器。從20世紀60年代至今，美俄(蘇)兩國為了達到彼此的勢力平衡，一直在進行削減和限制進攻性戰略武器的談判。2010年兩國簽署了新的《削減和限制進攻性戰略武器條約》。條約規定美俄各自部署的核彈頭數量不得超過1550枚，所部署陸基、?；?、空基戰略核導彈數量不超過700枚，現役和預備役發射裝置不超過800個，削減目標須在2017年前完成。臨近空間彈道滑翔類飛行器具有高空高速的特點，未來搭載核彈頭將突破條約限制，成為新的進攻性戰略武器，從而形成重大戰略威懾。

　　二是或將代替中短程彈道導彈，成為新的戰術打擊武器。根據蘇美兩國1987年達成的《蘇美兩國消除中程和中短程導彈條約》，蘇美兩國需要全部銷毀射程在500~5500km的中程和中短程彈道導彈，而且以后不得試驗、生產和擁有此類武器。臨近空間高速巡航類飛行器可突破條約限制，成為新的戰術打擊武器。

　　三是或將成為獨特的遠程快速攻防戰術武器，對防御體系提出重大挑戰。臨近空間高速巡航類飛行器從發射到攻擊目標約10min，并且飛行高度高、具有一定的機動能力，因此對其進行防御存在一定困難。未來可與亞聲速巡航導彈搭配使用，分別用于打擊時敏目標和固定目標，在作戰行動中對重點目標進行“定點清除”，為空中力量和地面部隊進入戰場做鋪墊。

　　四是或將成為改變常規戰爭模式的“非對稱”手段。軌道往返類飛行器具備在航空空間、臨近空間和外層空間的機動能力，未來可裝備激光武器，在戰爭中打擊敵方外層空間目標，摧毀敵方天基通信和中繼網絡，進而實現“非對稱”優勢。

　　五是或將改變傳統常規戰爭的運行模式。所謂“兵馬未動，糧草前行”，充分體現了傳統常規戰爭對后勤補給等的依賴，比如空中加油、遠程運輸等，進而限制了“殺傷鏈”(指從發現目標到摧毀目標的動作鏈條)的時間。臨近空間高速飛行器具有高速飛行的特性，可在短時間內完成快速打擊作戰任務，對后勤補給的依賴大大減少，從而大幅壓縮“殺傷鏈”的時間，改變傳統常規戰爭的運行模式，甚至達到“不戰而屈人之兵”。

　　高速截擊武器系統的優勢

　　從20世紀60~70年代的發展情況來看，以P-40空空導彈和AIM-97空空導彈為代表的高速截擊武器具備一定的防御臨近空間高速飛行器能力。隨著臨近空間高速目標的發展，高速截擊武器系統也應有所發展，或將成為未來臨近空間防御的重要手段。高速截擊武器的優勢主要體現在以下幾方面。

　　空域優勢

　　高速截擊武器系統具有高空高速的特點，在防御臨近空間高速飛行器時具有空域的優勢：一是平臺本身在臨近空間飛行，相對于地面防御系統，為武器省去了大量的能量消耗，有利于武器小型化;二是利用平臺高空高速機動飛行的特點，只需要較少的部署數量即可實現大面積的防御。

　　速度優勢

　　速度是能量的體現，相對于地面防御系統，高速截擊武器系統具有速度的優勢：一是平臺可以使得武器獲得更大初始動能，從而獲得更遠的攻擊距離;二是武器速度的增大可以獲得更大的攻擊區域。

　　時間優勢

　　時間窗口是防御臨近空間高速目標的重要需求，相對于地面防御系統，高速截擊武器系統具有時間的優勢：一是平臺靈活部署，可構成多次防御次數;二是平臺在空中值班，系統準備時間短。

　　機載高速截擊武器的關鍵技術

　　熱防護技術

　　機載高速截擊武器高速飛行時間較長，彈體氣動加熱嚴重，需要開展熱防護技術研究，通過采用合適的熱防護/熱管理措施減小氣動加熱的不利影響。另一方面，臨近空間高超聲速目標紅外特性明顯，適合采用紅外體制的導引頭對其進行探測，由于高速飛行時產生氣動熱效應、氣動熱輻射效應和圖像傳輸效應，對光學成像質量的影響非常明顯，因此氣動加熱對紅外導引的影響是必須要解決的關鍵技術。

　　高精度控制技術

　　高效毀傷目標需要武器具有足夠的制導精度，機載高速截擊武器飛行高度可達30km以上，傳統的氣動力控制在高空效率下降，導致彈體響應速度變慢，難以實現較高的制導精度，需要采用新型控制方式，比如直接力控制，因此稀薄大氣中直接力與氣動力的耦合影響是必須要解決的關鍵技術。

　　高效毀傷技術

　　臨近空間高速飛行器一般具有幾何尺寸相對較小、飛行速度高的特點，對傳統的毀傷方式提出了挑戰，需要引信具有前向探測能力，以保證引戰系統具有足夠的反應時間完成引戰配合，同時為了保證毀傷效果，需要戰斗部具有定向毀傷能力。

　　隨著臨近空間高速飛行器的快速發展，預計2030年前其實用化裝備將出現，對其進行防御將面臨極大挑戰，機載高速截擊武器以其平臺的區域部署靈活、空間機動能力強、防御時間窗口大等優勢，或將成為防御臨近空間高速飛行器的有效途徑。