摘 要
自21世纪初以来,美国一直在积极发展高超声速武器。近年来,美国的相关研究重点放在用于地区冲突的高超声速滑翔飞行器和中近程高超声速巡航导弹上。尽管这些项目的资金在过去一直相对受限,但美国国防部和国会都对发展以及短期内部署高超声速系统表现出越来越大的兴趣。这一定程度上是由于美国认为俄罗斯和中国在相关技术上的进步对其构成战略威胁。
本文基于美国国会研究服务处(CRS)于2024年8月14日更新的《高超声速武器:背景及美国国会需考虑的事项》一文,梳理了美国的高超声速武器项目和基础设施。
关键词:美国,高超声速,美国国防部,DARPA,美国海军
美国于2018年发布的《国防战略》将高超声速武器确定为“(确保美国)能够打赢未来战争”的关键技术之一。由特朗普签署的“2019财年国防授权法案”加速了美国高超声速武器的发展,但美国仍不太可能在2025财年之前部署相关作战系统。此外,与俄罗斯和中国的高超声速武器项目相比,大多数美国高超声速武器将配备常规弹头而不是核弹头。由于没有核弹头造成的大范围打击能力,美国的高超声速武器就需要达到更高的精度,这使得技术开发难度加大。
表1 部分美国高超声速武器的RDT&E资金(数字单位:亿美元)
美国陆军
美国空军
DARPA
DARPA与美国空军合作,对“战术助推滑翔器”(TBG)进行了测试。TBG飞行器是一种能够以7马赫以上速度飞行的楔形高超声速滑翔飞行器,“旨在开发和演示技术,使未来战术级别的空射高超声速助推滑翔系统成为可能。”TBG飞行器“还考虑了技术的可追溯性,以及与美国海军舰载垂直发射系统的兼容性和集成”,并计划将技术转移到美国空军和海军。DARPA在2025财年没有为TBG飞行器申请资金,相关文件将该项目标注为“已完成”。
据报道,DARPA的“作战火力”(OpFires)项目试图利用TBG飞行器技术开发一种地面发射系统,该系统将使“先进战术武器能够穿透敌人的现代防空系统,并迅速精确地打击关键的时敏目标”。“作战火力”项目于2022年7月完成了首次飞行测试,并于2022财年终止。
DARPA同样终止了“高超声速吸气式武器概念”(HAWC)的工作,这一项目在美国空军的支持下,寻求“开发和演示关键技术,以实现能有效打击目标,且成本在可承受范围内的空射高超声速巡航导弹”。DARPA在2022年3月和7月以及2023年1月成功测试了搭载B-52轰炸机发射的HAWC导弹。
前美国高超声速项目主管迈克·怀特表示,像HAWC导弹这样的高超声速巡航导弹将比高超声速滑翔飞行器的尺寸更小,因此可以从更多平台上发射。麦克·怀特还指出,与高超声速滑翔飞行器相比,HAWC导弹和其他高超声速巡航导弹可以更容易地整合导引头。HAWC导弹的后续项目MOHAWC同样寻求开发用于未来空射高超声速巡航导弹的技术。DARPA在2025财年没有为MOHAWC项目申请资金,相关文件将该项目标注为“已完成”。
高超声速导弹防御
美国国防部还在反高超声速武器能力方面进行投资。2017年,美国导弹防御局(MDA)根据美国“2017财年国防授权法案”第1687条,确立了“高超声速防御项目”;2018年9月,美国导弹防御局委托了21份白皮书,以探索高超声速导弹防御选项,包括拦截导弹、超高速射弹、激光枪和电子攻击系统。2020年1月,美国导弹防御局发布了一份提案草案,计划在本世纪30年代中期部署“高超声速防御区域性滑翔段武器系统”拦截弹原型。然而,该项目后来被取消,取而代之的是另一种解决方案——“滑翔段拦截弹”(GPI)。
根据美国导弹防御局2024财年预算文件,该局寻求在2034财年部署区域性海基滑翔段拦截弹。美国的“2024财年国防授权法案”第1666条指示美国导弹防御局加快部署时间表,以在2029年12月31日之前实现初始作战能力,并在2032年12月31日之前实现全面作战能力。然而,美国导弹防御局的2025财年预算文件指出,“滑翔段拦截弹”将在2035财年交付。2024年5月15日,美国导弹防御局宣布与日本正式签订共同开发项目决定书,共同开发“滑翔段拦截弹”。
此外,美国导弹防御局正在开发“高超声速和弹道跟踪空间传感器”(HBTSS),以提高该局探测和跟踪来袭导弹的能力。美国导弹防御局在2025财年为HBTSS项目申请了7600万美元;为高超声速防御申请了1.823亿美元。
最后,DARPA正在开展一个名为“滑翔破坏者”(Glide Breaker)的项目,该项目“将开发关键部件技术,以支持一种用于精确打击远距离高超声速威胁的轻型飞行器。”DARPA在2025财年为“滑翔破坏者”项目申请了3800万美元。
基础设施
根据由美国“2013财年国防授权法案”授权,并由美国国防分析研究所(IDA)进行的一项研究,美国在2014年拥有48个关键高超声速测试设施和移动资产,这些设施和资产对美国国防系统到2030年发展高超声速技术成熟度至关重要。
这些专用设施模拟了高超声速飞行的独特条件(例如速度、压力、温度升高),包括10个美国国防部高超声速地面测试设施、11个美国国防部露天靶场、11个美国国防部移动资产、9个美国宇航局(NASA)设施、2个美国能源部(DOE)设施和5个工业或学术设施。美国国防分析研究所在2014年对美国高超声速测试与评估基础设施的评估中指出,“目前美国没有任何设施能够提供完整规模的、随时间变化的耦合空气动力学和热负荷环境,以支持在超过8马赫的飞行速度下进行足够长时间的测试,从而对相关特性进行评估。”
自这篇2014年的评估研究报告发布以来,美国高超声速测试基础设施发生了许多变化。例如,美国圣母大学开设了速度为6马赫和10马赫的安静风洞,普渡大学开设了一个速度为8马赫的安静风洞,另外,至少有一个高超声速测试设施已经被停用。此外,亚利桑那大学对其风洞之一进行了改进,使其能够进行速度为5马赫的测试。德克萨斯农工大学与美国陆军未来司令部合作,正在建造一个长达一公里、速度为10马赫的风洞。美国还使用澳大利亚皇家空军伍默拉试验场和挪威的安多亚火箭靶场进行飞行试验。
2022年2月,美国国防部总监察长办公室宣布已经完成了对当前地面测试与评估设施的为期两年的评估,以确定这些设施的能力和容量是否足以执行美国国防部计划的测试时间表。然而,美国国防部并没有对外公开评估结果。同样,美国国防部作战实验鉴定主任(DOT&E)的“2022财年年度报告”评估了美国高超声速武器测试基础设施的充分性。该报告的结论是,“需要额外的导弹试验靶场现代化工作,以支持加快的测试节奏和新能力的开发,从而在日益复杂的威胁环境中测量高超声速导弹的飞行性能。”美国国会在2022财年向负责研究和工程的国防部副部长(USD(R&E))和作战试验鉴定主任拨款4750万美元,用于高超声速测试基础设施。然而,作战试验鉴定主任的“2023财年年度报告”指出,至少有一个高超声速武器项目“由于高超声速飞行走廊、目标区域和测试支持资产的可用性和数量有限,飞行测试计划仍然不断受到挑战”。美国国会可能会考虑是否需要额外的资金来解决作战试验鉴定主任在2022财年提出的建议。
据报道,美国国防部计划在未来几年增加高超声速测试基础设施。2019年1月,美国海军宣布计划重新启动位于加利福尼亚州中国湖的发射测试综合体,以提高CPS导弹的空中发射和水下测试能力。美国国防部还宣布开发“多军种先进能力高超声速试验台”(MACH-TB),旨在“提高美国国内高超声速飞行测试的能力,并利用多种商用运载火箭搭载高超声速有效载荷”。美国国防部在2023年11月成功测试了MACH-TB的组件。根据美国政府问责办公室进行的一项评估,从2015财年到2024财年,美国国防部已投入约10亿美元用于高超声速设施现代化。
美国国会也持续对高超声速武器基础设施展现出兴趣。美国“2021财年国防授权法”第222条要求,负责研究与工程的国防部副部长在与作战试验鉴定主任协商后,应向美国国会负责国防事务的委员会提交“对用于部署高超声速武器的测试能力和基础设施的充分性的评估,以及支持高超声速武器在飞行过程中的测试和地面测试所需的任何投资的阐述。”
“2022财年国防授权法案”第225条要求美国国防部长确定主要靶场和测试设施基地的高超声速设施和能力,并向美国国会负责国防事务的委员会提供改进计划。同样,“2023财年国防授权法案”第237条指示美国国防部长评估美国国防部测试与评估高超声速技术的能力,并“确定美国国防部以外的、有潜力用于扩大美国国防部能力的测试设施……包括联邦政府其他部门和机构的测试设施,以及学术界和商业测试设施。”“2024财年国防授权法案”第218条指示美国国防部长至少每两年更新一次该评估。该法案还指示美国国防部长进行一项研究,评估美国境内至少两个“可能被用作远程高超声速系统测试的额外走廊”的地点,并向美国国会负责国防事务的委员会提交一份关于美国国防部在高超声速能力方面的经费和投资的年度报告。
最后,在2020年3月,美国国防部宣布其已建立了一个“高超声速作战室”,以评估美国高超声速武器的工业基础,并确定供应链中的“关键节点”。同年,美国国防部还修改了其5000系列采办政策,以增强供应链弹性并降低维护成本。