极速的“对决”

2020-09-21 08:35:27 兵器知识 2020年9期

李梅

目前,高超声速技术已经成为美俄军事对抗的新战场,而美国AGM-183A(题图右)与俄“匕首”(题图左)空射高超声速导弹是两国在该领域最具可比性的代表。通过比较,我们可以看出两国在此领域的发展路线和技术水平。

发展过程比较

从冷战开始,西方媒体惯用的宣传就是俄罗斯“抄袭”美国的武器。而在AGM-183A项目上,包括一些西方媒体也不得不承认无论是导弹外形还是基本参数,似乎是美国照搬了俄罗斯“匕首”导弹的设计。那么实际情况又怎样呢?

技术路线:美技术先进,俄直接实用美国的高超声速武器计划实际起步较早,但由于需求不迫切,加之各军种项目纷繁,导致整体进度走走停停,长期停留在技术验证和各项目磨合阶段。美国陆海空三军都有自己的高超声速武器研制计划,近些年公开的计划就至少有10个以上。目前唯一赋予武器编号的AGM-183A属于美空军“空射快速响应武器”(ARRW)项目,该项目实际是美空军和DARPA联合主管的“战术助推滑翔”(TBG)项目的延续。TBG项目持续时间较长,其战术级高超声速滑翔彈头及相关技术直接用于ARRW项目。而TBG项目则是在HTV-2项目基础上,采用类似的总体布局方案,缩小尺寸发展而来的,其核心是验证高升阻比特性的楔形高超声速滑翔飞行器技术。可见,AGM-183A是美多个项目长期磨合的结果,技术上具有一定的先进性。

而俄罗斯由于资金问题,在冷战后虽然中止了多个高超声速武器计划,但其海、空军及战略火箭军各自保留了至少1个项目,这就是海军的“锆石”、战略火箭军的“先锋”和空军的“匕首”。目前,这3个项目都已实际作战部署。其中,“先锋”导弹是将现有洲际弹道导弹弹头换为高超声速飞行器,而“匕首”导弹几乎是利用“伊斯坎德尔”地地战术弹道导弹,采用高超声速技术简单改装而来。这种对弹道导弹的“直接”技术改装,能够在最短的时间内得到符合要求的“简单”新式武器,这与俄长期的高超声速技术预先研究密不可分,因此在作战使用中更具实用性。

发展目的:美技术追赶,俄应对现实美国军方高层及科研机构近年来多次发布言论称,中俄高超声速导弹武器进展迅猛,美国在高超声速导弹领域的优势正在丧失,呼吁加速发展自己的高超声速导弹以应对中俄威胁。特别是2018年3月俄总统普京突然公布“匕首”正在进入现役的消息,极大地刺激了美朝野。在这种背景下,美空军在2018年8月要求ARRW项目在2019年要完成关键设计评审,2021年具备初期作战能力。为追求进度,AGM-183A选择了最为保守和成熟的技术路线,这使AGM-183A的滑翔机动能力大幅弱于预期,射程和载荷能力也显著低于TBG项目的潜力。这从侧面反映出美军高层对于快速形成高超声速打击能力,保持海空优势的急迫心理。

与美国不同,俄罗斯虽然发展高超声速武器也十分迫切,但其并不是为了技术优势,而是源于紧迫的外部威胁。俄罗斯将“匕首”定位为高超声速航空弹道(aero-ballistic)导弹,要求其可携带多功能常规战斗部或核战斗部,能突破所有现役或在研的防空反导系统,摧毁地面及水面多种固定或移动目标。俄罗斯官方强调“匕首”为一种防御性武器,这实际表明了俄对美国在其周边部署导弹防御系统和航母战斗群的担心。“匕首”主要就是应对这些紧迫的现实威胁。

部署时间:美一再推迟,俄已经服役美高超声速导弹计划经历了“快鹰”、HTV、高超声速吸气式武器概念(HAWC)和TBG等一系列项目,但最终都未形成实际的武器化装备。而AGM-183A作为最可能的武器化成果,也仍前途未卜。2019年6月,美空军在爱德华兹空军基地利用B-52轰炸机进行了AGM-183A的首次系留飞行试验,此后至今又完成2次类似试验,并投入7.8亿美元,用于该型导弹2批次的低速初始生产。但美国2020年高超声速导弹计划投资5.76亿美元,2021年又缩减至3.83亿美元,第一批高超声速导弹样品要到2025年前才能问世,此次削减投资很可能造成服役计划再次推迟。

B-52轰炸机外挂AGM-183A进行试验

俄罗斯在高超声速武器部署方面显然比美国更加果断。2018年3月1日,俄罗斯总统普京在发表年度国情咨文时首次公开介绍了“匕首”导弹的相关情况,并通过视频进行了展示。普京称该导弹系统已成功进行了试验,并于2017年12月1日起在南部军区机场进入试验战备值班状态。继普京演讲之后,俄罗斯国防部部长绍伊古、副部长鲍里索夫、空天军司令谢尔盖·苏罗维金等相继于公开场合对此导弹进行高调宣传。2018年3月俄国防部透露,米格-31战机已在俄南部军区搭载“匕首”高超声速导弹成功进行了作战训练发射试验,导弹成功命中预定目标。

总体设计比较

虽然美俄都没有正式公布两种空射高超声速导弹的具体情况,但从公开的相关照片,我们可以对其结构作出大致判断,并进行比较。

外形布局:美使用楔形布局,俄坚持圆锥体设计

外界从最初的图片判断,AGM-183A采用了类似“匕首”的整弹布局,与近程弹道导弹类似,头部为圆锥体设计。但从2020年2月披露的概念图来看,AGM-183A仍采用了TBG项目的面对称楔形布局方案,为楔形滑翔弹头的高超声速设计。从图片判断,在导弹加速到最大速度后,抛弃整流罩,楔形滑翔弹头与导弹分离,独立滑翔打击目标。

俄罗斯“匕首”导弹由于直接采用了陆射战术导弹设计,因此具有非常简单的外形。导弹有一个圆锥形的可抛掉的头部整流罩,头锥最前端为锥形头罩,长度占弹体长度近一半。导弹弹体后半部分呈圆柱形,尾部装有4片三角形空气舵面,沿弹身周向X型布设。在机载时弹体后端安装有一个圆台形尾罩,用于空中挂载,避免产生涡流,起到降阻作用。导弹从载机上投放数秒后,尾罩向后弹射抛掉,随即导弹发动机点火。从外观上看,“匕首”没有显著的级间段设计,很可能采用了单级火箭助推器,且头体不分离。

总体尺寸:美较为克制,俄更加适配

从美国公布的AGM-183A图片估算,导弹弹长约6.5米,主体弹径约0.78米,头锥段长约1.8米,整体质量约3吨。整流罩内部的滑翔弹头翼展只有0.75米,长度约1.5米,高度小于0.2米。结合其扁平式楔形布局特征,该弹头的空间容量将非常小,扣除必需的热防护、控制、电源等子系统外,很难有效布置战斗部、雷达导引头等作战所需的载荷部件。外界因此认为,AGM-183A为赶进度,并将其适配在现有平台上,虽然导弹达到了速度和机动性等飞行指标要求,但却牺牲了载荷、威力等作战需求。以此来看,目前的AGM-183A的装药载荷非常有限,主要利用高速度打击坚固目标,可能只能完成战术打击任务。

美在2020年2月透露的AGM-183A概念图,其抛掉整流罩后露出的楔形滑翔体非常小

俄“匕首”导弹(上)与“伊斯坎德尔”导弹的模型图比较

由于俄“匕首”导弹基本沿用了“伊斯坎德尔”的设计,因此外形尺寸与其大体接近。我们从米格-31携载“匕首”导弹的图片估算,“匕首”导弹全长约7.8米,弹径0.95米,整体质量约3.8吨。从数据可以看出,“匕首”导弹的武器潜力明显大于AGM-183A,更加适用于俄目前的作战需求和武器平台。AGM-183A的技术潜力要高于“匕首”,它甚至没有脱离技术验证的范畴,可能作为一种过渡产品,而成为美国高超声速武器的实战验证工具。

从这个角度可以清楚地看到米格-31挂载的“匕首”导弹尾部的整流罩。左图是其尾部整流罩的模型图特写

弹道设计:美注重滑翔,俄优化弹道

从目前透露情况看,美AGM-183A是以导弹作为飞行载体,采用一级固体燃料发动机,导弹飞到最高点后,释放滑翔弹头。其最大飞行速度17马赫,最大射程可达1600千米。滑翔弹头被释放后,依靠足够的速度和高度,高速滑翔机动,因此其大部分弹道和航程是通过滑翔完成的。由于它的载荷和弹头质量较小,因此其滑翔机动性可能更高。

俄“匕首”导弹从外观上看没有进气道结构,与“伊斯坎德尔”一样采用单级固体火箭,且没有级间段特征,因此很可能头体不分离,在飞行中整体高速机动,这就要求其可能不会采用最优的较高弹道飞行,而可能采用更为平直的优化弹道。“匕首”投放后,在自身動力下首先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。俄军方高层将“匕首”导弹称为“高超声速空气动力弹道导弹系统”,而公布的视频中,“匕首”导弹抛出后弹道有两次明显跃升。外界因此认为,“匕首”虽然由于载机投放有较高高度,且具备高速滑翔能力,射程可能比陆射“伊斯坎德尔”有较大增加,但不会像俄罗斯对外宣称的那样有成倍提高。

性能比较

飞行速度:美滑翔更快,俄机动更广

美国在AGM-183A的前身TBG项目中确定了导弹最大速度为马赫数9以上,如果如早期猜测那样采用类似“匕首”的圆锥体设计,其最大速度很可能会延续这一水平。但从2020年2月公布的头体分离设计方案来看,尺寸小、重量轻的AGM-183A导弹很可能可以使楔形弹头的最大速度达到17马赫,在后续的滑行机动中也可能保持6~8马赫的巡航速度,这主要是因为其实测体积和质量远小于TBG项目中的指标。而俄罗斯“匕首”导弹头体不分离,造成整体飞行质量更大,但其有动力弹道时间和距离更长,因此虽然它的最大速度为10马赫左右,但其在大部分飞行中可以依靠火箭发动机作出更大范围的机动和滑翔。

美AGM-183A导弹的模型图

打击距离:美载机航程远,俄导弹射程大

美国TBG项目导弹的射程为900~1800千米。美国媒体宣称AGM-183A射程为1600千米,但从2020年2月图片显示的设计方案看,其即便加上空射的优势,射程也不可能达到这一指标,估计导弹自身动力射程只有900千米左右。俄罗斯宣称“匕首”导弹的射程将达到2000千米,但综合打靶情况和其前身“伊斯坎德尔”的性能看,它也不可能达到这一指标。其射程受载机米格-31投放高度的影响,但不可能超过1500千米。从这点看,俄“匕首”导弹射程远比美AGM-183A要大。但美目前规划的AGM-183A挂载平台为B-52和B-1战略轰炸机,其航程远比俄罗斯目前采用的米格-31战斗机和图-22M3要大。

军械人员正在为B-52轰炸机挂载AGM-183A导弹

米格-31在机腹中心线位置挂载“匕首”导弹,图中还可看到“匕首”导弹头锥处的矩形小窗口

制导导航:美系统单一,俄复杂可靠

虽然很多外界评论认为,美国AGM-183A弹头很可能安装有雷达导引头,但从透露的AGM-183A概念图估算,其弹头楔形体高度只有0.2米,且头部尖锐,这很难将体积较大且较为耗能的雷达成像导引头融合进飞行体内,因此它很可能采用了体积较小,且几乎无需伺服的GPS制导方式,不过在极端情况下也可能安装雷达导引头。这将极大限制其打击目标的适应性和打击精度。而俄罗斯“匕首”导弹弹头最大直径0.95米,整流罩末端直径也有0.75米,加之战斗部整体体积较大,足以满足雷达成像等较为复杂导引头的使用。虽然目前尚不明确导引头的具体类型,但从图片看,“匕首”导弹头锥侧面开有若干个矩形窗口,而窗口不透明,因此窗口是天线口盖的可能性较大。加之俄称“能在飞行弹道全程进行机动”的描述,可以判断这些窗口中包含信号接收窗口,通过卫星、飞机、地面或海面控制台接收实时信号,更新导弹飞行规划数据。由于其前身“伊斯坎德尔”导弹采用了GPS/GLONASS制导方式,“匕首”导弹很可能也备份有GPS/GLONASS制导能力。

载机平台:美潜力较大,俄挂载受限

从公开的图片看,AGM-183A导弹尾部安装有折叠式弹翼,这可能一方面为适应挂架要求,另一方面则可能是适应未来作战飞机内埋弹舱的挂载要求。但AGM-183A的长度明显超出了F-22和F-35的弹舱长度,因此挂载平台只能是B-52或B-1B、B-2轰炸机,以及未来的B-21轰炸机。2019年8月,美空军在爱德华兹空军基地完成了B-1B轰炸机载弹能力扩展演示验证,其中就包括高超声速导弹。最近,美国公开影像显示,B-52H轰炸机左侧的机翼下方挂载了两枚测试弹,分别采用灰色和白色涂装。俄主要使用米格-31战斗机挂载“匕首”导弹。由于“匕首”体积庞大,因此载机在机腹中心线位置增加了一个特制的长挂架。另外,俄正考虑使用图-22M3轰炸机挂载“匕首”。按照“匕首”的尺寸推断,图-22M3能够挂载3枚“匕首”。图-22M3可以通过简单改装即可实现空中加油,从而显著增加作战半径,使“匕首”的作战范围有质的提高。

挂载2枚AGM-183A导弹进行测试的B-52轰炸机

战斗部:美载荷能力低,俄弹头威力大

从公布的AGM-183A导弹图片看,其滑翔弹头根据尺寸测算,内部空间只有大约80升。在如此狭小的空间内除去电源、控制系统(含作动)、热防护、制导等诸多子系统外,可以使用的战斗部载荷非常有限,导致其直接毁伤效能较低。外界估计,其装药只有不足50千克,大致相当于反舰导弹的爆炸威力。这对于整体长度达到6.5米,主体弹径0.78米的导弹来说,显得效率有些低。外界因此判断其主要是为了“解决有无”而快速上马的面子工程。而俄“匕首”导弹虽然弹重3.8吨,比AGM-183A明显高,但其战斗部重达400千克或更高,并且“匕首”导弹是头体不分离的,即便不考虑装药,仅撞击动能就非常可观。从装药和威力来看,AGM-183A只适合打击舰船、固定雷达等高价值目标,也可利用其动能,打击加固掩体或地下设施。“匕首”导弹的战斗部威力,加上复合制导系统,使其可以精确打击防空导弹阵地、弹道导弹发射车、雷达阵地、地下指挥所等中型机动和加固目标,也可有效打击水面舰艇等大型目标。

B-1轟炸机进行AGM-183A导弹内埋弹舱挂载测试

图-22M3轰炸机有可能成为“匕首”导弹的载机

部署在远东西伯利亚地区的挂载“匕首”导弹的米格-31

未来发展比较

美加快试验生产,俄扩大作战部署

美AGM-183导弹总体上隶属ARRW项目。该项目在2018年启动,美空军总共为ARRW项目申请了10.8亿美元预算。ARRW项目计划在2020年完成关键设计评审,2022年底完成相关试验和生产就绪保障。原计划2021年形成初期作战能力,目前来看可能会推迟一年。目前尚未透露实战部署计划。

俄“匕首”导弹已于2017年12月试验性部署,并利用米格-31完成了250次以上的在不同天气条件下的昼夜搭载试验与值班飞行,还在2018年3月完成发射测试,目前已经按计划服役。从目前情况看,俄将进一步增加远东地区部署,以遏制美在太平洋地区的海上航母编队活动。

美加快技术迭代,俄将继续改进

目前,外界普遍认为美AGM-183A导弹是赶进度的权宜结果,因此美下一步将加快技术迭代,以增强武器实用性。AGM-183A的弹头方案直接采用了TBG项目研发的战术级高超声速滑翔弹头及相关技术,但威力有限。根据DARPA和美空军官方披露的信息,TBG项目是在HTV-2项目基础上,采用类似的总体布局方案,缩小尺寸发展而来,其核心是验证高升阻比特性的楔形布局高超声速滑翔飞行器技术。因此下一步美军很可能在AGM-183A导弹基础上进一步升级,增大战斗部载荷,提高导弹的实用性。

与之相比,俄“匕首”导弹更加实际,技术风险和资金需求都较小。但其下一步很可能摒弃技术门槛较低的双圆锥滑翔体设计,也采用通过“先锋”导弹掌握的楔形升力体方案,通过头体分离来提高滑翔弹头的射程和弹道灵活性。