高超声速武器及其对未来战争的影响

高超声速技术是指实现飞行马赫数大于5的飞行技术。高超声速武器是指以高超声速技术为基础、飞行马赫数大于5的武器。由于高超声速技术的发展将使未来战争的模式产生深刻的变化，因此，高超声速技术是最重要的战略前沿技术之一。研制高超声速武器需要攻克一系列的关键技术。主要有：推进技术、气动热力学、材料与结构、控制、热管理及它们的集成技术等。经过几十年的努力，上述关键技术都取得了重大进展，完成了一系列的技术飞行验证试验，正在准备或正在进行武器概念的飞行验证试验。

1.1美国高超声速技术的发展

美国在发展高超声速技术方面走在世界的前列。20世纪60年代初，美国试验飞机X-15使用火箭发动机，实现了首次高超声速飞行(马赫数大于5.3)。在这以后，美国开始致力于实现使用吸气式发动机进行的高超声速飞行，并开展了超声速燃烧冲压发动机等关键技术的研究。

1986年，美国国家航空航天局（NASA）决定启动单级入轨的“国家空天飞机（NASP）”计划。该计划在花出30亿资金后，于1995年停止。在这之后，NASA继续执行了一项规模较小的飞行演示验证计划。它的第一个无人高超声速验证机就是X-43A。使用氢燃料的X-43A的飞行试验虽然成功，但其飞行马赫数是固定不变的（马赫数为7或10）。

2001年，美国NASA和国防部，联合提出了“国家航空航天倡议（NAI）”，重点讨论了使用吸气式发动机进行高超声速巡航飞行的技术，并建议分三步走：近期致力于高超声速巡航导弹；中期集中于发展高超声速飞机；远期瞄准重复使用的航天运载器。2008年2月，美国国防部向国会递交了《国防部高超声速计划路线图》。在此文件中，美军将高超声速技术定义为使大气层高超声速机动飞行成为可能的技术。由此美国的高超声速计划扩展到包括采用火箭发动机和组合发动机进行高超声速机动飞行的技术，并提出了一系列技术产品。它们包括：吸气式高超声速飞行器如美国空军的试验性高超声速飞行器的X-51A、海军的“高超声速飞行验证计划（HyFly）”等；高超声速助推滑翔飞行器如“高超声速技术 -2（HTV-2）”、陆军的“先进高超声速武器（AHW）”等；甚至还包括小型无人航天飞机X-37B等。

美军航天司令部在1998年4月公布了《长期规划》，首次提出了太空作战飞行器 (SOV)系统的概念。SOV是一种能够快速发射的重复使用的航天运载器，它可以将上面级送入近地球轨道或亚轨道。SOV系统的上面级有：（1）太空机动飞行器（SMV）。它具有较强的轨道机动能力，并能返回地面并重复使用,其试验样机就是后来的X-37B；（2）模块嵌入级（MIS）；（3）通用再入飞行器（CAV）。它带有精确制导的非核战斗部，主要用于远程对地攻击。 2003年6月，美国空军和国防高级研究计划局（DARPA）联合对“猎鹰（FALCON ）”计划招标。涉及四个主要项目：通用再入飞行器（CAV）、增程型通用再入飞行器（ECAV）、小型运载火箭（SLV）和高超声速巡航飞行器（HCV）。 后来，CAV改名为高超声速技术飞行器(HTV)。

  图1  X-51A的飞行试验

美军的X-51A先后进行了4次飞行试验。2013年5月1日进行了第四次试飞，当飞行马赫数达到4.8时，X-51A与固体火箭脱离，并点燃了自己的双模态亚燃/超燃冲压发动机。X-51A的最大飞行马赫数达到5.1，飞行距离超过了426km。这次X-51A试验比前三次的结果虽好，但仍未达到预期目标。

1.2美国正在发展的高超声速武器

美国当前正在发展的高超声速武器，包括空军的“高超声速打击武器（HSSW）”、空军和DAPRA合作的“高超声速吸气式武器概念(HAWC)”和“战术助推滑翔(TBG)”等项目。

美国洛马公司正在积极研发高超声速侦察飞机SR-72，最大飞行马赫数约为6。美媒有报道称，SR-72可能将首先将采用火箭基组合循环（RBCC）发动机。2017年10月DARPA授予了洛克达因公司一份关于验证涡轮基组合循环（TBCC）发动机的合同，它将首先用于洛马公司正在研制的一种高超声速验证机。验证机大小与F-22相当。由此可见，美国对SR-72的推进系统，正在进行多方案研究。2018年1月初，波音公司宣布正在开发一种高超声速侦察和攻击无人机的概念机“女武神II”，其验证机的尺寸大约将和F-16战斗机的大小相当。

2008年美国防部开始执行“常规全球高速打击（CPGS）”计划。其中包括发展空军和DARPA的HTV-2和陆军的AHW。前者为乘波体布局，最大马赫数可达20，射程10000km以上；后者的外形呈轴对称，其最大马赫数可达10，射程超过4000km。HTV-2的两次飞行试验均未成功。2011年11月AHW成功进行了第一次试飞。2014年8月又进行了第二次试飞，飞行器发射4s后，因发射台出现故障而中止试验。2017年10月30日，美国海军成功进行了AHW缩比飞行器的“飞行试验1（FE-1）”，它采用了与2011年AHW首飞试验相同的飞行路线，飞行时间不到30min。

 图2  HTV－2的飞行轨道

根据美国《航空周刊》网站的报道，今年7月中旬，美空军的副助理部长帮办科林·塔克表示，空军需要采取过渡性策略来推进高超声速技术的发展。首先应部署一次性武器，并在此基础上扩展能力，最终研制成功用于实战的可重复使用高超声速武器平台。它们在最终应用时必须可支持、可生产、可操作、可承受。美国空军开始着手发展一型空射的高超声速常规打击武器（HCSW）。它装备常规弹头，由固体火箭发动机驱动。DARPA正在发展“实验性航天飞机（XS-1）”，其主要任务是发射小卫星，是否能用于作战，将取决于火箭发动机的重复使用能力。美国空军将支持SR-72的发展，将采用 “爬-走-跑”的渐进式策略，不追求一举成功。

2017年12月12日，美国总统特朗普签署了 “2018财年国防授权法案”。该法案要求国防部制定常规快速全球打击武器系统的研发计划，在2022年9月30日之前具备早期作战能力；并确定用于常规快速全球打击武器研发经费为2.0175亿美元，为历年最高。

图3   美军正在发展的TBG和HAWC

由此可见，美军在2030年可能装备的高超声速武器主要有高超声速导弹、高超声速助推滑翔飞行器和高超声速侦察飞机。至于X-37B和XS-1会不会进一步发展成为武器，尚待观察。总之，单纯使用火箭发动机的的高超声速武器会较快投入使用。

1.3其它国家正在发展的高超声速武器

苏联曾对机动弹头和超燃冲压发动机等技术进行过大量研究试验。苏联解体后，俄罗斯的高超声速研究工作有所停滞，但近10年来，俄在这方面的研究试验重新活跃起来。2016年俄连续成功完成了战术级的“锆石”吸气式高超声速导弹和战略级的高超声速助推滑翔飞行器YU-71的试飞。2017年4月俄罗斯媒体披露了又成功完成了一次“锆石”导弹的飞行试验。估计此次飞行试验应是海基试射，飞行马赫数达6左右。俄总统普京于3月1日披露俄正在研制“匕首”空射高超声速导弹和“前锋”陆基发射高超声速飞行器。俄还正在研发高超声速隐身战略轰炸机PAK-DA，起飞质量在20-25吨左右，能在1-2小时内到达全球任何位置。该轰炸机的发动机将采用组合动力模式，使用甲烷和氧气作为燃料。

印度国防研究发展组织(DRDO)在2007年6月29日宣布将发展“高超声速吸气式空天运输飞行器 (AVATAR)”的验证飞行器。为此DRDO首先要研制 “高超声速技术验证飞行器（HSTDV）” 。它包括运载火箭和巡航飞行器。巡航飞行器将使用以煤汕为燃料的超燃冲压发动机。印和俄和正在联合研制“布拉莫斯-2”高超声速导弹，其飞行马赫数将达到6左右。

美国空军试验研究室和澳大利亚国防科学技术部，在2006年11月正式启动了 “高超声速国际飞行研究试验（HIFiRE）”计划。这个计划将提供一个低成本的高超声速飞行试验平台，对高超声速飞行的物理现象进行研究。这个计划将循序渐进，逐步增加飞行试验的复杂程度，计划进行测量高超声速边界层转捩的空气动力学试验；控制试验和超燃冲压发动机试验，最后要进行使用超燃冲压发动机的高超声速飞行器的持续飞行试验。从2009年到2016年已进行了7次飞行试验。2017年7月HIFiRE进行了第8次飞行试验（HIFiRE 4），其乘波体验证飞行器的飞行马赫数达到7以上。试验总体上取得成功，但助推火箭携带的两架验证飞行器中有一架在分离后很快与地面失去联系。

20世纪80年中期,英国提出了采用预冷式吸气火箭的“霍托尔(HOTOL)” 的空天飞机方案。英国曾参与“霍托尔”研制的三名主力，于1989年成立了英国反应发动机（REL）公司，并自筹资金，实施 “云霄塔（Skylon）”空天飞机计划。“云霄塔”继承了“霍托尔”已取得的成果，但在机体结构和发动机等方面，进行了大量的技术创新，特别是在发展“佩刀（SABRE）”发动机方面，取得了重大进展。英国REL公司在2017年5月宣称正在建设一座试验设施，将用于“佩刀”发动机1/4缩比验证机的第一次地面试验验证。

日本也参加了上述的HIFiRE 计划。2017年11月，日本防卫省防卫装备厅的技术战略部在2018财年防务预算申请中，提出了“高速助推滑翔导弹关键技术研究”的项目，拟在2018财年预算中申请100亿日元，用于在2018-2024年间开展高速助推滑翔导弹关键技术的研究。

2.1未来战争的主要特征

为了维护军事霸权及受到挑战的危机感，美军推出了“第三次抵消”战略，企图通过技术创新，进一步扩大其在未来战争中的军事优势。报告指出：美军发现自己正处于一个历史性的转折点，在这个转折点上，与作战环境不同而又相关的因素正在汇聚，在外交、信息、军事与经济及其想互交叉的领域呈现快速变动的态势，从而迅速改变社会与人类生活的各个方面，包括战争的特征。

在今后20年内，虽然人工智能等战略前沿技术，将对未来战争的形态产生重大的影响，但战争的基本性质如战争是政治的延续、战争是体系和体系的对抗等不会因此而改变。这里，将重点介绍未来战争的一种主要特征，即混合特征。

(1)未来战争是混合战争

由于国际格局的变化和军事技术扩散等原因，21世纪战争的对手越来越多样化。既有国家行为体、国家资助的组织、宗教集团，又有由“个人”组织的暴力集团。这些战争威胁将会交互出现，呈现出一种“混合”的特征。虽然美国自特郎普当选总统后，其战略重心正在转向大国博弈，但未来大国之间相互制约的因素仍然很多，在它们之间发生大规模战争的概率仍然不大。就大国而言，既可能面对大国的威胁，也可能面临军力远不如大国的中小国家的挑战，更有分裂集团和恐怖活动的挑衅，而在它们的背后，也可能有大国的身影。

在2005年后，美国军事学者就提出“混合战争”的理论。对“混合战争”进行了系统探讨。他们认为现代战争的形态正在发生变化，即从传统的“大规模正规战争”或“小规模的非正规战争 ”，向界限更加模糊、作战样式更为融合的形态发展。由于“混合战争”的表现形态多样而复杂、作战行动新奇而模糊，需要统筹国家各种战略资源和作战手段，采取综合措施才能有效应对。

“混合战争”的一个实例是2006年夏发生的黎以战争。这场战争的一方为主权国家以色列，另一方为非国家行为体黎巴嫩真主党，但它受到叙利亚和伊朗的支持。黎方使用的作战手段，是现代民用技术与军事装备的结合。由这场战争可见，在小规模的局部战争中，技术上占有优势的一方，并无战胜对手的绝对把握。战争的胜负，除技术因素外，还与地缘政治、历史、文化、宗教、人心向背、战略战术应用等诸多因素有关。

俄罗斯的多位军事专家也赞同未来战争是混合战争的概念。他们认为混合战争并不追求大规模的传统军事打击，而是以小规模的军事打击，引发类似“蝴蝶效应”的叠加效果。近两年来，俄出兵叙利亚的军事行动，为我们认识混合战争，提供了另一典型范例。俄军动用了规模不大的传统武器和先进的信息支持系统，通过运用舆论、法律、外交、心理等多种手段，最终获得了丰硕成果。

（2）核威慑与非核威慑相结合 

对于大国之间的未来战争，钱学森在1995年7月全国科技大会上指出：“到了本世纪50年代，更因核技术和火箭技术的发展，出现了远程核武器。远程核武器的巨大破坏力，再加上现在高度发展的信息技术和电子计算机技术，就形成现阶段和即将到来的21世纪战争形式：在核威慑下的信息化战争。” 虽然国际军事界也有学者怀疑在未来信息化战争中，核威慑战略是否有效，但 “相互确保摧毁”的核均势，仍然是确保在大国之间未来仍难发动大规模战争的 “恐怖平衡”。

当前，除核威慑外，还出现了其它非核类威慑如信息威慑、太空威慑、生化威慑、高超声威慑等，但它们仍都无法替代核威慑。只有将它们和核威慑相结合，才能增强威慑的效果。同时，核大国还在不断改进核武器性能，提高突防能力，减少当量和附带的物理毁伤效应。

(3)新武器与传统武器相结合

未来战争不仅其作战对象而且其作战手段，都是一 种混合模式。在今后20年，战争将仍然是信息系统支持下的信息化战争。信息武器、电磁武器和太空武器，将成为未来战争的首战武器。对于正在涌现的新技术如人工智能、机器人、分布式武器、高超声速武器、生物武器等等，既要看到它们对未来战争的重要影响，也要看到它们对未来战争全局的影响会有一个较长的发展过程。未来战争仍然是体系和体系的对抗。新武器仍然要和传统武器混合使用，并要求将它们有机地组成一个完整的作战体系。在相当长的一段时间内，战争的模式是传统模式和新模式的混合模式。 

 (4)颠覆性创新与持续性创新相结合 

一些颠覆性创新，更会彻底改变战争的“游戏规则”。新的前沿技术往往是颠覆性变化的催化剂，但技术创新必须与军事条令、组织制度创新相结合，才会导致战争形态的转变。未来20年，新的颠覆性的作战手段，不可能完全替代传统的作战手段。为此，既要注意发展新武器，也要用新技术不断提高传统武器的性能。因此，发展未来的武器装备必须将颠覆性创新与持续性创新相结合。

2.2高超声速武器对未来战争的影响

战略前沿技术的发展，正在不断推动武器装备体系的更新换代；打击方式基本上已不再是过去所追求的大规模毁伤，而是更加突出打击的精确性和有效性；整个战争则强调协同性和时间性。高超声速技术的发展将对未来战争产生深刻的影响。

2015年9月15日，美国空军正式发表报告，描述了美国空军未来20年如何执行核心使命，即鉴于可预测的战略与作战环境，为美国提供快速响应及有效的全球警戒、全球到达和全球打击力量。报告提出了2035年的高超声速攻击作战设想。它假想了2035年9月17日，美国空军利用高超声速打击武器对敌方的一体化防空系统中的激光武器实施打击。在该设想中，由4个平台投放了200架飞行马赫数为0.9的高亚声速小型无人机。这些分布式无人机，通过快速组合形成不断变换的诱饵和干扰机阵列，并同时利用其所搭载的网络化传感器，为美军构建起对敌方一体化防空系统的态势感知。由于敌方的防空系统的探测和火力通道，被这些目标饱和，敌方未能及时发现美军发射的高超声速导弹。这些导弹首先摧毁了敌方防空系统中的高能激光武器（它威胁到美军的低轨道卫星）；而其他高超声速武器则摧毁了岸舰导弹系列和攻击艇的驻泊地。

图4 美国空军设想的高超声速战争

综合国内外的研究，高超声速武器对未来战争的影响主要有以下几个方面：

（1）加快了战争的节奏

在未来战争特别是未来的大国战争中，速度将与信息一起成为取得胜利的决定性因素。美军常采用观察、定位、决策、行动（OODA）杀伤链，来描述战争决策和行动周期。谁能更快更好地完成OODA链，谁就能获得作战的胜利。高超声速武器的高速度，压缩了OODA链到达节点的响应时间，突出了在战争中的速度制胜、瘫痪要害的优势，从而使响应较慢的国家在采取行动前，就被解除了战略反击力量。由于战争节奏加快，必然会强调首次打击的重要性，先发起攻击的一方，很可能赢得优势。

（2）扩大了战争的空间

高超声速武器的高速度，不仅扩大了战争的地理空间，模糊了战争的前方和后方，而且高超声速武器在高度上扩展到20km到100km的临近空间；从而将战场从稠密大气层一直连接到太空。另一方面，高超声技术的发展也为发展先进的太空武器奠定基础。这些因素将促使“空天一体战”、“空海一体战”、“多域战”等战争模式高度融合。

（3）改变了攻防对抗的模式

实际上，高超声速武器以马赫数5以上的速度实施突防，将导致现有防御系统没有足够的预警时间，即使发现目标也难以实施拦截，从而颠覆了现有的空防规则。 对于高超声速武器，美国洛马公司的工程和先进系统副总裁阿尔·罗米格，声称“速度是新的隐形”。有文献引用“臭鼬工厂”对高超声速武器攻防对抗的仿真结果，说明了增加武器的飞行速度和飞行高度，将大大增加对现有防空系统的突防成功概率。若在马赫数为5或稍高时，减少武器的雷达反射面积，也会增加突防成功概率。国内的仿真也得到了同样的结果。若武器的雷达反射面积为0.5平方米，当其飞行马赫数从5增加到6时，突防成功概率从78%增加到89%。高超声速武器的发展，也迫使发展相应的防御手段。首先，高超声速武器的预警，需要综合使用天基、空基、地基、海基等探测手段，在空间上形成域、簇、节点的分布式系统，依靠“网络化构架”来提升对高超声速武器的预警能力。其次，需要采用多种手段攻击敌方的“杀伤链”，这包括摧毁或迷惑敌方的情报、监视和侦察系统（ISR），干扰ISR系统与装备高超声速武器的平台之间的通信，以及直接摧毁这些平台。此外，有必要发展迷惑导弹导引头和摧毁导弹弹体等手段，发展激光、电磁炮等新型的防御武器。

（4）凸显一体化信息支持系统的重要性

由于高超声速武器的精确打击，严重依赖于一体化的信息支持系统。由此，发展高超声速武器的国家，必须要发展更先进更可靠的传感器系统，可以发现和追踪特定目标，而且传感器系统与指挥部门之间，还要有安全的数据链接和更加灵活、反应更快的指挥架构，可以在数秒或者几分钟内迅速作出反应。如果信息支持系统受到干扰或破坏，即使高超声速武器有最快的速度，仍然无法在未来战争中发挥决定性作用。面对对方的攻击和干扰，目前以卫星为主的信息支持系统仍然比较脆弱。因此，随着高超声速武器的发展，还要建设多手段组成的一体化分布式的信息支持系统。

 （1）高超声速武器是大国战略博弈的重要领域。为此，首先要对未来战争的需求和关键技术作出正确的评估，在知己知彼的基础上，制定出适合国情的发展路线。

（2）发展高超声速武器必须从实战出发。单独的一种高超声速武器的性能固然重要，但它还要与攻防对抗体系中其它武器和信息支持系统进行有效配合，才能充分发挥出它的优势。同时，还必须提高其可靠性和控制其成本，这对于承受严重气动加热环境和使用新型动力系统的高超声速武器来说，将是重大的挑战。

（3）高超声速技术的发展必将促进军民融合的深度发展。高超声速技术是一种军民两用技术，它的发展必将推动新一代航天飞机、重复使用航天运载器、高超声速飞机和空天飞机的发展。 

（4）发展高超声速武器必须大力创新。目前各国在发展高超声速武器方面博弈的成效，实质上将取决于国家的创新能力。