字号·· | 护眼
大纪元

夏洛山:高超音速巡航导弹面临关键考验

實驗型 X-51A「乘波者」(Waverider)高超音速飛行器的藝術想像圖。(US AIR FORCE)
實驗型 X-51A「乘波者」(Waverider)高超音速飛行器的藝術想像圖。(US AIR FORCE)

空射高超音速巡航导弹,由于其在高端冲突中的重要战略价值、技术复杂性以及在空中打击力量中的关键地位,一直是外界关注的焦点。美澳合作的「高超音速攻击巡航导弹」(HACM)最近传出首次完成飞行测试投放的消息,再次将这一武器系统的研发进程推上了风口浪尖。

HACM完成飞行测试投放

2026年10月5日,美国空军发言人证实,美澳两国依据「南十字星综合飞行研究实验」(SCIFiRE)合作框架,已在澳大利亚指定试验场完成「高超音速攻击巡航导弹」的飞行测试投放,由澳大利亚皇家空军(RAAF)执行测试单元的空中投放作业。目前,尚未有任何官方公布的实际测试细节。

HACM计划的技术核心在于采用了极具挑战性的超燃冲压发动机(scramjet)系统。根据美国政府问责局(GAO)关于高超音速武器技术资料及HACM的相关报导,这款导弹采用两段式推进设计:首先由火箭助推器将导弹加速至超燃冲压发动机能够有效工作的速度,随后由超燃冲压发动机接手,推动导弹在大气层内持续进行5马赫以上的高超音速巡航。

2022年9月22日,雷神(Raytheon)与诺斯洛普·格鲁曼(Northrop Grumman)两家公司联合发布消息,由雷神负责导弹系统整合,诺斯洛普·格鲁曼提供超燃冲压发动机,联合开发HACM导弹。两家公司公布的资料显示,武器系统采用碳氢燃料,利用高速飞行时吸入的空气进行燃烧,以实现5马赫以上的持续飞行。

高超音速巡航导弹的特别之处

与依靠火箭助推器送至高空后滑翔的高超音速滑翔武器不同,高超音速巡航导弹采用吸气式冲压发动机,在适当飞行速度与进气条件下,利用大气中的氧气燃烧燃料,持续产生推力,可在不同高度飞行并进行机动。

美国空军的HACM设计强调高速飞行、机动能力及突防性能。通过可变高度与机动飞行,提高对抗敌方防空及导弹防御系统的能力。由于飞行高度相对于典型弹道导弹更低,加上高超音速和机动能力,有利于缩短地面雷达的探测距离,并增加敌方防空系统发现、预测和拦截难度。

过去已有多种采用两阶段设计的吸气式高超音速飞行器进入测试阶段,如波音公司的 X-51「乘波者」(Waverider)超燃冲压试验飞行器,采用了所谓「乘波体」气动布局,利用高速飞行时机体产生的激波形成高压气流区,借此改善高超音速飞行时的升阻比。

此外,Castelion 公司的「黑胡子」(Blackbeard)高超音速导弹同样采用两阶段构型,但该武器的第二阶段是否具有动力,目前尚不确认,因此不能界定它是否可以归类为高超音速巡航导弹。

几乎可以肯定,采用超燃冲压发动机的飞行器(如HACM)非常特别,它可能具备在大气层内进行高超音速巡航飞行的能力,当然也面临相当大的技术挑战。超燃冲压发动机必须在内部气流保持超音速流动的条件下维持稳定燃烧,相关武器系统还面临气动加热、材料耐热及飞行控制等工程挑战。

高超音速导弹研发困难

美国高超音速导弹的研发困难,并不限于采用超燃冲压发动机的 HACM。过去十多年来,美国空军、海军与陆军研发的多种空射及地面、水面发射的高超音速武器计划,都曾遭遇重大挫折。但相对来说,高超音速巡航导弹更困难。

2025年,美国海军就取消了自己的空射高超音速巡航导弹计划——「高超音速空射反舰攻击武器」(HALO),转而用「黑胡子」导弹取代。(延伸阅读:「黑胡子」:美海军打造低成本高超音速武器)

成本也是一个重要问题。根据美国国会预算办公室(CBO)2023年1月发布的报告《美国高超音速武器及其替代方案》,空射助推滑翔式高超音速武器 AGM-183A ARRW 的估算采购单价,在采购300枚时约为1,500万美元;若采购数量降至100枚,平均每枚成本则升至1,800万美元。

技术难度更大的HACM计划,普遍被视为性能出色、昂贵且部署数量有限的武器,其单位成本很可能还要高得多。相比之下,以「黑胡子」为代表的低成本、可大规模生产的弹药,则反映了现代战争对可持续弹药供应的重视。

近期美伊冲突及全球其它危机都凸显弹药库存的重要性。特别是在与中共等竞争对手发生的潜在高端冲突中,美军若在战争初期大量使用昂贵的远程精确打击武器,将面临弹药库存快速消耗与维持持续作战能力的严峻考验。

美国军方可能需要严肃考虑成本对可部署和可消耗弹药规模的影响。

未来,HACM面临的考验,可能还将涉及如何从技术验证与小批量生产走向大规模装备部署。当然,从HACM可能更适合执行远程、高价值、时间敏感目标打击任务的特点来说,美国空军仍可能愿意承担必要的成本,以获得特定作战优势。

HACM计划一再延误

受研发进度延误影响,HACM 原定于2024年开始的飞行测试延至2026年。GAO于2026年7月2日发布的年度武器系统评估指出,HACM计划为维持既定研发周期,已承担相当大的研发风险。为配合首次飞行测试,部分零件验证工作与系统设计同步进行;如果零件未能通过验证,可能需要重新设计关键零件。

为了追赶已经延误的时间,计划已将原定的飞行测试次数从7次缩减至5次,进一步压缩了测试失败后调整进度的空间。

GAO在报告中指出,如果发生重大飞行测试失败,该计划很可能无法在5年期的快速原型发展阶段完成全部5次测试。如果能够完成前3次飞行测试,将对美国空军决定是否启动快速部署计划,并于2027财政年度采购 HACM,至关重要。但按照现有情况,能否如期达成上述目标,仍存在相当大的不确定性。

HACM的价值

研发计划的延误引发了外界的担忧,毕竟美国主要的全球竞争对手——中共,也在不遗余力发展高超音速武器。

美澳军方都将高超音速技术视为远程打击能力的重要发展方向。澳大利亚国防部在2024年公布的《国防创新、科学与技术优先事项》中指出,高超音速武器能在距离澳大利亚本土更远的地方对潜在对手形成威慑;其高速、机动能力,以及较短的飞行时间,将提高武器的生存力,增加对手拦截难度。

美国空军HACM的价值,在于高超音速、远距离发射与精确打击能力,尤其对高价值快速移动目标具有致命威胁。美国空军明确指出,这款空射武器旨在让战斗机能够攻击防区外、高价值、时间敏感目标,同时保留让轰炸机利用这种武器执行其它战略任务的能力。

在西太平洋可能发生的高强度冲突中,这类能力尤其重要。

反制中共「反介入/区域拒止」战略

面对中共的所谓「反介入/区域拒止」战略,美军可能需要让行动更敏捷的隐身战斗机在不接近敌方防空火力控制范围的情况下,攻击受到严密防护的军事目标。高超音速武器的高速、远程、精确打击能力,可缩短从发射到命中目标的时间,并增加对手发现、识别、拦截的难度。

美国国会预算办公室(CBO)在2023年的研究中指出,高超音速武器可能适用于中共等对手所构建的「反介入/区域拒止」环境,特别是受到严密防护的高价值时间敏感目标。若情报显示高价值目标的位置,但攻击窗口十分短暂,快速远程打击也可能具有战略价值。

总之,吸气式高超音速巡航导弹提供了一种独特的打击手段,能够远距离快速攻击具有时效性的目标,同时压缩对手的反应时间。

美国空军仍希望在2027年底之前或更早,开始小批量生产 HACM。多年延误已使计划时间表几乎没有任何容错空间,后续飞行测试能否顺利完成,将是决定其能否按期进入初期部署阶段的关键。