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锋芒毕露的俄罗斯高超声速武器:陆海空种类齐备全球率先服役

发布日期:2023-10-02 08:09:54  作者:加热搅拌罐

  高超声速武器相比于传统超声速、亚声速武器而言,具有突防能力强、作战空间大、杀伤力大、成本低廉等优点,是未来武器装备发展的必然趋势。作为最早研发高超声速武器的国家之一,俄罗斯在这样的领域已经取得了丰硕成果。2018年3月,俄罗斯总统普京在国情咨文中披露了“先锋”“匕首”两款高超声速武器,引发全球关注;此后不久,俄罗斯首次公开了“先锋”高超声速武器试射视频,并宣布正式投产;今年2月,3M22“锆石”高超音速反舰导弹完成了首次舰上试射,为列装服役奠定了基础。

  目前,高超声速武器技术大致上可以分为两个发展趋势:其一为髙超声速巡航飞行器,如俄罗斯的“锆石”高超声速反舰巡航导弹,美国的X-51A“乘波者”飞行器。其二为助推滑翔飞行器,如美国的HTV-2“猎鹰”助推滑翔飞行器、中国的DF-ZF滑翔飞行器等。

  俄罗斯是较早研究助推滑翔导弹技术的国家。早在20世纪50年代就进行了“银鸟”高超声速飞行器的风洞试验,并积累了丰富的试验数据。1960年,米高扬设计局设计了米格-105,这种助推滑翔飞行器采用两级结构,第一级为可重复使用高超声速飞机,即母船,第二级为升力体飞行器,即子船。母船可驮着子船水平起飞爬升,加速5.5马赫后释放子船,子船利用上面级继续加速爬升至近地轨道,随后与上面级分离进行对地侦察,然后完成长距离滑翔并着陆。米格-105最终只建造了子船的原型机,并曾用“图-95”进行至少3次高空投放试验。这一个项目虽然没有最终成功,但积累了大量试验数据和宝贵经验,为后续发展奠定了基础。

  到了80年代,俄罗斯启动“冷”高超声速飞行器项目。这是一种有翼高超声速试验飞行器,采用升力体结构,长7.9米,重约2.2吨,装配3台超燃冲压发动机,搭载于SS-19战略弹道导弹。1991年至1998年先后进行了五次飞行试验,试验速度6~14马赫,最大飞行高度80千米。但该项目最终因资金问题放弃。

  同一时期,俄罗斯还实施了两种高超声速导弹的研制,高超声巡航飞行器(HCV)和Kh-90高超声速实验型巡航导弹(AS-19“考拉”)各有特色,具备很强的机动能力,但也都于2002年暂停。

  上述试验,都为俄罗斯髙超声速武器发展奠定了良好基础。进入21世纪,俄罗斯高超声速武器得到快速的提升,出现了Yu-71高超声速助推滑翔飞行器、“锆石”高超声速反舰导弹、“先锋”高超声速导弹系统、“匕首”髙超声速导弹等。

  为对抗美国的弹道导弹防御系统,俄罗斯实施了秘密的导弹项目“4202工程”,而Yu-71高超声速滑翔飞行器正是该工程的主要成果,也是俄罗斯近期重点发展的高超声速飞行器项目,计划到2020年底生产可装配核弹头的Yu-71高超声速滑翔飞行器。

  Yu-71利用助推火箭达到高超声速。并从近地轨道再人大气层,随后在无动力条件下,仅依赖气动力进行滑翔飞行。但与弹道导弹弹头的抛物线飞行器在重返大气层后利用其高升阻比的外形,在高空进行高超声速滑翔,将弹道飞行模式转换成巡航导弹飞航模式,接着来进行长距离飞行,并能进行空中机动,至目标上空30千米左右时,导引头开机进行末制导,飞行器俯冲至目标并完成攻击。

  高超声速滑翔飞行器通常由运载器和飞行器组成,运载器是助推滑翔飞行器的助推级,助推级不仅需要有足够的运载能力,以保障飞行器获得比较大的初始速度,而且还应该要考虑快速响应、快速发射、机动发射等要求,以符合实际作战的需求。目前来看,Yu-71高超声速滑翔飞行器的运载器应该是SS-19、SS-25等弹道导弹。

  在翼身融合体、改型椎体、升力体、乘波体等多种助推滑翔飞行器的气动外形中,升力体结构布局有助于提高飞行器的升阻比,进而提高滑跃距离,增强横向机动和突防能力。因此,升力体构型的Yu-71也就获得了较大的内部空间和良好的气动性能。

  为解决高超声速飞行时剧烈气动加热带来的机体烧蚀、材料结构变形,Yu-71采用了一系列先进的技术,例如利用超高温陶瓷材料防护鼻头、控制面和翼前缘表面,使用碳纤维复合材料防护机身迎风侧,用金属基复合材料来防护背风侧,并在机体内部设置多层隔绝热量的措施保护内部结构和机载设备。

  Yu-71飞行器的飞行弹道可分为初、中和末三段。初段为助推段,中段为滑翔段,末段为俯冲段。初、中段应该采用了INS GNSS CNS组合导航方式,末段采用主被动雷达、红外成像等末制导方式。

  2016年6月中旬,Yu-71首次试射成功,时速超过11000千米(约9马赫)。据悉,俄罗斯计划2020年前后生产少量装配核弹头的Yu-71高超声速滑翔飞行器,同时还将部署搭载该飞行器的新型洲际弹道导弹“萨尔玛特”。

  此外,俄罗斯于2016年还试射了名为Yu-74的助推滑翔导弹,速度可达10马赫同样,由“萨尔玛特”导弹携带,一枚“萨尔玛特”战略导弹可携带24枚Yu-74,号称“可突破任何导弹防御系统”。“先锋”高超声速导弹系统

  “先锋”高超声速导弹系统属于战略级武器,由洲际导弹助推器和高超声速助推滑翔弹头组成,最大飞行速度超过20马赫,能够实施大幅度机动突破防御系统的拦截。“先锋”导弹系统最早公开于2010年左右,当时公布的射程在6000千米以上;导弹最终于2015年3月完成定型试验,2019年郑重进入俄罗斯战略火箭兵,编入现有的导弹部队编制。

  从公开的画面看,“先锋”搭载的不是传统轴对称的圆锥式弹头,而是带有复杂气动特征的高超声速乘波体滑翔战斗部,头部为尖锐前缘热结构,后体背部有两片V型布置的大后掠角后缘舵,后体底部延伸出两片类似飞机襟翼的俯仰全动舵,尾部含有多个喷管提供辅助动力。据分析,“先锋”使用的弹头结构大致与Yu-71相似,甚至有可能就是Yu-71飞行器。该弹头长度约5.4 m,采用弹道导弹作为助推级,滑翔体作为弹头,采用火箭助推-再入大气层滑翔式/跳跃式弹道,可实现机动变轨,弹头装有干扰和反制装置。导弹在飞行过程中采用地面景像匹配制导在内的复合制导方式,并根据卫星通讯获取战场实时情况,从而动态调整飞行路径,最终通过电视末制导完成精确寻的攻击。

  由于使用了先进的材料,“先锋”导弹战斗部能够长时间承受高速飞行带来的气动加热,耐受温度高达2000摄氏度。根据不同的弹道规划,“先锋”能够对20006000千米范围内的固定目标实施打击,可突破目前世界上所有防空及反导系统,这对于急于增强战略威慑力的俄罗斯而言,具有非常非常重要的意义。

  虽然从公开的“先锋”试射画面判断,“先锋”系统使用了上世纪70年代的UR-100N(SS-19)洲际导弹的弹体,射程约10000 km,采用井式发射,可携带一枚“先锋”弹头。这种液体发动机导弹弹体显然称不上先进,但据信这不过是俄军的务实举措,使用即将退役的陈旧弹体验证新型高超声速战斗部,不仅能减少研发开支,也能尽快形成战斗力。待条件成熟后,加强完善发射平台,实现最终战术性能。

  如果使用新型RS-28“萨尔玛特”或RS-24“亚尔斯”洲际弹道导弹作为助推级,预计能够携带三枚“先锋”弹头,战斗部甚至能达到27马赫,射程可达到15000 km。

  “匕首”高超声速导弹代号Kh-47 M2,长约7.7 m,弹径约1 m,射程2000公里,以米格-31战机为搭载平台。“匕首”导弹于2017年12月试验性战斗值勤,在俄罗斯胜利日73周年阅兵仪式上,首次实体对外展示。从外形上看,“匕首”没有采用当前流行的高超声速“三角锥式”布局,而是采用传统弹道导弹的回转体外形,与陆基伊斯坎德尔-M战术弹道导弹有明显的继承关系,属于空射型弹道导弹。

  从俄军发布的视频中能够准确的看出,“匕首”导弹采用了火箭发动机,在空中投放后,首先使用自身动力沿弹道做类抛物线飞行,在接近目标后进行一定幅度的跃升,最后俯冲并对目标进行灌顶攻击,

  作战使用上,“匕首”既可以打击地面固定目标,又能打击海上移动目标,包括航母、驱护舰、两栖攻击舰等。打击地面固定目标,对弹道导弹的末段制导要求并不太高,只要实现圆概率误差不超过100米的制导精度就大概能。但若打击海上移动目标,则需要将命中精度进一步提升到圆概率误差10米级别,因而,“匕首”导弹的末段应该采用了主被动雷达制导方式或者红外成像制导方式等,以有效打击海上移动目标。

  “匕首”导弹先进的性能配合上其高超声速飞行速度,将能有效突破现阶段大部分反导系统,对航母、军舰等形成有效威胁。目前,米格-31战机已常态化挂载“匕首”导弹进行训练,表明该导弹发射系统已经十分成熟,距离正式服役已为期不远。

  3M22“锆石”基于“宝石”超声速巡航导弹研发而来。“宝石”则是俄罗斯于上世纪90年代研制的新型超音速反舰导弹,其特殊的进气道位于头部,采用液体冲压发动机和固体火箭发动机的混合动力,巡航速度约2.5马赫;高弹道巡航射程300公里,低空巡航射程120公里。印度也获得了“宝石”的生产授权,摇身一变成为印度军工的王牌--“布拉莫斯”巡航导弹。

  为了实现高超声速飞行,“锆石”导弹采用了超燃冲压发动机。从试射情况看,“锆石”射程为300至400千米,飞行速度可达5~6马赫。不过,在最近的公开报道中,“锆石”的最大速度为9马赫,射程约1000千米以上,这个数据尚待证实。

  尽管与“花岗岩”导弹相比,“锆石”巡航导弹的射程较近,但其速度更快,可在目标舰防御系统完成探测、跟踪、锁定、判断并发射拦截武器之前逼近其防御区,具有极髙的突防能力,令当前的导弹防御技术难以拦截。而且,超高的飞行速度,赋予导弹较高的动能,形成了强大的毁伤能力。据悉,速度在6马赫的弹头可侵彻50米厚的土层或6~15米厚的混凝土,毁伤能力非常可观。

  “锆石”在完成舰上发射试验后,将配备到俄海军的“彼得大帝”号核动力巡洋舰、基洛夫级“纳克西莫夫海军上将”号核动力导弹巡洋舰,后续还将发展可配备到第五代“哈斯基”级核潜艇上的潜射型和可配备到图-160M2、PAK-DA战略轰炸机上的空射型。

  从现有装备来看,俄罗斯制定了符合实际的高超武器发展规划:一方面发展“匕首”空射弹道导弹,利用早已成熟的弹道导弹技术开发具备优秀能力机动性的空基导弹,采用最直接的手段加速装备研制,确保率先形成作战能力;另一方面同步发展“先锋”助推-滑翔导弹,实现了多技术路线的并行,试图在助推--滑翔导弹的竞争中胜出。

  按照当前发展规划,俄军将能够具备多点、多型、多梯次的高超声速打击能力,极大的提升俄军作战能力。利用高超声速助推滑翔导弹的较远距离实施第一波次的本土外远程打击,例如Yu-71、先锋等;在本土附近海域利用中程高超声速导弹实施第二波次打击,例如“匕首”等;而在本土利用高超声速巡航导弹实施近距离打击,如“锆石”等。

  同时,俄罗斯高超声速导弹均可搭载核弹头和常规弹头,且分布于潜艇、战斗机、水面舰艇等各种作战平台,兼具战略打击和战略威慑双重效应,这在实质上增强了俄罗斯“新三位一体”核力量整体威慑力,确保了俄罗斯在激烈的军事战略竞争中保持优势地位。

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