国外高超声速防御武器发展研究

摘 要：美国关注并引领了世界高超声速武器防御技术发展，大力推进“高超声速防御武器概念定义”“高超声速防御组件技术”“高过载气动控制”“滑翔破坏者”等高超声速防御项目，探索高超声速武器拦截能力。面对美国高超声速武器研制的不断推进，俄罗斯为米格-31战斗机和米格-41战斗机设计了一种多用途远程拦截导弹系统，这种携带多枚子导弹的远程空空导弹可摧毁来袭的高超声速导弹，能对数百公里外的敌方高价值目标如预警机、空中加油机形成威胁。导弹防御能力方面一直空白的欧洲准备借机实现跨越式发展，启动了“天基战区监视实时预警拦截”项目，开展弹道导弹和高超声速导弹防御系统研制。本文主要对美国、俄罗斯、欧洲高超声速防御武器发展现状进行跟踪研究。

关键词：高超声速防御武器; 滑翔破坏者; 多用途远程拦截弹; 天基战区监视; 预警拦截

中图分类号：TJ760

文献标识码： A

文章编号：1673-5048（2023）05-0011-06

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2023.0037

0 引  言

近些年，美国在导弹防御系统基础上，加快了构建高超声速武器防御体系的步伐，加速反高超声速武器方案研究，应对临近空间武器威胁。随着美国高超声速导弹试验的不断推进，俄罗斯迫切需要研制针对高超声速导弹的拦截武器。导弹防御能力方面一直空白的欧洲也启动了“天基战区监视实时预警拦截”项目，准备开发下一代多用途拦截弹，以应对高超声速导弹的威胁。

1 国外研究和应用进展

1.1 美  国

美国关注并引领世界高超声速武器防御技术发展，不断推进高超声速防御项目，积极探索高超声速武器拦截能力。除了利用现有弹道导弹防御系统外，美国导弹防御局（Missile Defense Agency，MDA）从2018财年开始就将“高超声速威胁防御”项目列入预算开展研究［1］。2019财年预算中，MDA提出未来6年投入7.32亿美元发展高超声速防御能力［2］。早期工作包括研制“可了解高超声速环境中材料和组件性能”的试验台； 探索支持导弹防御硬件的指挥/控制、战斗管理和通信软件的高超声速防御能力； 考虑给远程识别雷达软件中加入高超声速威胁防御能力［3］。

1.1.1 美国导弹防御局（MDA）的“高超声速防御武器系统”（Hypersonic Defense Weapon System，HDWS）

2018年4月27日，MDA发布了“高超声速防御武器概念定义”和“高超声速防御组件技术”跨部门项目公告，2018年8月24日发布了“高过载气动控制”跨部门项目公告，这些项目旨在明确美国高超声速防御方案，加速关键技术成熟，为后续高超声速防御武器系统研制奠定基础。其中，“高超声速防御武器概念定义”项目阐述高超声速防御武器系统概念、组件成熟度、与弹道导弹防御系统集成的方法、预期性能以及技术风险降低等内容。“高超声速防御组件技术”项目寻求高超声速防御“杀伤链”先进技术，包括早期识别技术、持续传感器技术、低延迟通信和处理技术等支持未来武器系统组件的先进技术，并考虑了动能和非动能防御技术，目标是到2023年组件或子系统技术成熟度（Technology Readiness Level，TRL）达到5级以上。“高过载气动控制”项目用于研究高超声速拦截弹的高过载机动气动控制技术， 最大限度提高拦截弹机动性，使拦截弹在高超声速飞行状态下实现受控飞行［2， 4-6］。

2018年9月26日，MDA同时授出了21份合同，用于开展“高超声速防御武器概念定义”研究，每份合同经

费为100万美元，合同周期均为2018年9月28日～2019年2月28日，为期5个月。统计显示，这21份合同授给了8家承包商（或团队），分别是洛克希德·马丁公司、雷神公司、诺斯罗普·格鲁曼公司、波音公司、通用原子公司、德雷珀实验室、BAE系统公司和L3科技公司，相关拦截方案涉及动能/非动能（包括激光、电磁等武器）、陆基/空基/天基、改进/新研、助推段/末段拦截等各种概念［1-2， 7］。2019年8月，MDA陆续从第一轮入选的21个方案中选出5个方案，并逐个授出了第二轮研究合同，要求承研方在2019年9月到2020年5月围绕被选中的方案进一步探索高超声速武器拦截方案的可行性，再完成一轮深化研究工作，每份合同的金额在436万～451万美元之间。这5个被选出来的方案分别是： 洛克希德·马丁公司航天公司的“标枪”（Dart）高超声速防御武器系统方案、洛克希德·马丁公司导弹与火控公司的“女武神”（Valkyrie）高超声速防御末段拦截弹方案、波音公司的“针对高超声速武器的超高速拦截弹”方案、雷神导弹公司的“SM-3 HAWK”方案、雷神公司阿尔伯克基分部的“高超声速防御非动能”（Non-Kinetic Concept for Hypersonic Defense）方案［8］。

表1为导弹防御局授出的5份合同的基本信息［9］。

据报道［10-12］，洛克希德·马丁公司航天公司“标枪”高超声速防御武器方案是基于THAAD的改进，洛克希德·马丁公司导弹与火控公司“女武神”高超声速防御末段拦截弹方案是基于PAC-3 MSE的改进，雷神导弹公司“SM-3 HAWK”方案则是基于SM-3的改进，雷神公司阿尔伯克基分部 “高超声速防御非动能”方案是一种高功率微波武器（雷神公司已被授予为期15个月、价值970万美元的合同，进行相关高功率微波技术研究）。波音公司“针对高超声速武器的超高速拦截弹”方案有可能是一种基于电磁轨道炮的动能杀伤方案（采用超高速弹丸来拦截高超声速导弹）。

2020财年MDA为高超声速防御申请了1.326 12亿美元，但国会增加了数额并拨出3.902亿美元。2020年1月28日，MDA公布了用于高超声速防御的滑翔段区域武器系统（Regional Glide Phase Weapon System，RGPWS）原型方案征询书草案（Draft Request for Prototype Proposal，DRPP）和系统需求文件（System Requirements Document，SRD）。MDA“将通过竞争程序产生一个或多个对武器原型进行设计、研发和演示的协议”。2020年2月10日，MDA局长乔恩·希尔在五角大楼告诉媒体，RGPWS项目投资将有助于“为未来导弹防御系统定义概念和开发工程需求”，从而促进高超声速防御武器系统（HDWS）的发展［13］。有关RGPWS需求的细节没有公开。MDA将至少选取一家主承包商研制拦截器原型并开展飞行测试，以更好地了解区域高超声速武器防御系统技术效能，并为之后的战术拦截器和火控系统研制奠定基础。主要目的是降低拦截器关键技术和集成的风险，针对不确定性较大的技术领域开展仿真研究，将拦截器的技术成熟度提高到5级［14］。2021财年MDA申请了2.068 32亿美元用于发展高超声速武器防御，包括继续推进RGPWS项目和开发“可扩展未来高超声速防御架构的技术”［13］。

1.1.2 美国国防预先研究计划局（DARPA）的“滑翔破坏者”（Glide Breaker）项目

DARPA也开始高度关注高超声速防御领域的新技术，2018年启动“滑翔破坏者”项目，研究一个或多个防御系统所需的先进拦截技术，从根本上降低硬杀伤系统的开发和集成风险。2018年9月5日首次展示了“滑翔破坏者”拦截器概念图（见图1），11月6日DARPA战术技术办公室公开发布了“滑翔破坏者”项目招标文件，要求12月21日前提交竞标方案书［1-2， 15-16］。

“滑翔破坏者”项目旨在研发一种性能先进的低成本拦截武器，采用动能直接碰撞的方式在大气层外拦截和摧毁来袭的高超声速武器，从而增强美国高超声速防御能力。从作战情报保障来看，该项目可以与E-8C“联合监视目标攻击”雷达系统、E-3“哨兵”预警机、RQ-4“全球鹰”无人机以及新型战场监视装备等进行整合，对来袭高超声速武器实现尽早发现，为拦截提供预警和情报支援； 从目标防御角度来看，虽然防御对象发生了变化，但高超声速武器和弹道导弹目标在防御方式上有许多相似之处。因此，美国高超声速武器防御计划将与弹道导弹防御计划合并重组，以此达到既能拦截弹道导弹，又能拦截高超声速武器的目的。按计划，“滑翔破坏者”项目于2020年底前完成首次武器测试［17］。

2020年1月24日，美国诺斯罗普·格鲁曼公司获得DARPA授予的一份价值1 300万美元的高超声速武器拦截器研发合同。该合同要求诺斯罗普·格鲁曼公司为“滑翔破坏者”项目研究、开发和演示一种可在高层大气中对付高超声速武器的拦截器。新型拦截器概念要求在2021年1月前提出［18］。2020年2月10日，洛克达因公司宣布被DARPA选中，为“滑翔破坏者”项目开发推进系统。该合同价值1 960万美元，预计在2021年2月完成［19-20］。

1.2 俄 罗 斯

在美国五角大楼宣布2020年测试四种新型高超声速导弹并且新型导弹能用于拦截敌方先进战斗机和巡航导弹的情况下，俄罗斯认为当前研制针对高超声速导弹的拦截武器极为迫切（美国已启动了多个高超声速导弹项目，如图2所示）。2019年5月，俄罗斯在一次讨论军工联合体问题的会议上设定了一项任务，即在国外生产出高超声速武器之前，俄罗斯要研发出防御它的武器。

据报道，俄罗斯国防部决定为米格-31战斗机和研发中的米格-41战斗机设计一种可摧毁高超声速导弹的多用途远程拦截导弹系统（MFRK DP）——携带多枚子导弹的远程空空导弹，具体地说，MFRK DP就是一种两级设计的远程空空导弹，前半部分为数枚空空导弹，后半部分为火箭发动机及其燃料。目前已对这种远程空空导弹进行了理论研究，系统性能和构成正在确定中，R-77M空空导弹是可能性最大的MFRK DP子导弹候选方案之一［21］。

按照俄罗斯的设想，实战中“米格”战斗机发现来袭高超声速导弹后，将迎头发射MFRK DP拦截弹。MFRK DP在火箭发动机推进下加速到马赫数5以上，接近到足够距离后释放所携带的子导弹——数枚空空导弹，空空导弹依靠自身主动雷达导引头锁定目标和攻击目标，可以在高超声速导弹再入大气层之前以“蜂群”战术来提高拦截成功率［22］。俄罗斯军事专家认为，拦截高超声速导弹时需要在很远的距离摧毁目标，有必要在导弹释放高超声速滑翔体或者再入之前将其拦截； 普通防空导弹只有一个弹头，错过高超声速机动目标的可能性非常高，但如果拦截武器带有多个寻的弹头，那么击中高速目标的机会就会大大增加； MFRK DP拦截高超声速导弹时，所有弹头将进入高超声速导弹的飞行轨迹（见图3），对其发起迎头攻击，大大增加了拦截范围［23］。

对于高超声速武器的拦截，单纯依靠战斗机空中拦截非常困难（尤其是当来袭弹头伴有诱饵，能够扰乱防御系统时），需要利用地面雷达、预警机或远程预警系统探测各类目标，及时发现和区分出高超声速目标，然后引导战斗机向目标区域发射远程空空导弹并引导导弹进行拦截，如图4所示。如果基于“米格”战斗机的高超声速防御系统能够起作用，它将能拦截战术高超声速导弹［24］。此外，也能对数百公里外的敌方高价值目标（如预警机和空中加油机）形成威胁。

目前，经过现代化改进后的俄罗斯米格-31战斗机配备的主要拦截武器是R-77中距空空导弹和R-37远程空空导弹。R-37升级型的最大飞行马赫数达到6，最大射程300 km，战斗部60 kg，具备先进的电子对抗系统和全新的制导系统［25］。米格-31发射R-37远程空空导弹如图5所示。R-77M是R-77导弹的改进型，采用冲压火箭发动机，最大射程超过200 km。多用途远程拦截系统（MFRK DP）可以看作是空空导弹的“母舰”，但使用现有的空空导弹目前还存在拦截毁伤效果、体积、质量等方面的挑战。 因此， 为了有效拦截或摧毁高超声速目标，多用途远程拦截系统携带的空空导弹很可能是经

过重大改进或者全新研制的导弹［23］。计划配备多用途远

1.3 欧  洲

高超声速导弹的威胁目前已成为实际问题，无论是助推滑翔导弹还是吸气式巡航导弹，都具备飞行高度低、弹道灵活和机动能力强等优势，比传统的弹道导弹突防能力更强。美国、俄罗斯都在加紧研制针对高超声速导弹的拦截弹，而导弹防御能力方面一直空白的欧洲准备借机实现跨越式发展，启动独立的导弹防御系统研制。

欧盟委员会在“永久性结构合作”（Permanent Structured Cooperation，PESCO）计划框架下批准了“天基战区监视实时预警拦截”（Timely Warning and Interception with Space-based Theater Surveillance，TWISTER）项目。这个国际导弹防御项目由法国牵头负责，芬兰、意大利、荷兰和西班牙共同参与。其目标是在欧洲国防基金的支持下，开发下一代多用途拦截弹，以应对新出现的威胁，并于2030年投入使用［26］。TWISTER项目概念图如图7所示。