导弹技术专家郭衍莹：浅谈对高超声速武器发展的三个认识误区

【知远导读】纵观当今军事强国的武备发展进程，高超声速武器无疑已成为各国正在攻坚的目标。在谈到此类武器时，众多军事科普报刊或是军事自媒体往往喜欢热热闹闹烘托气氛，并无安静认真研究相关技术问题的耐心。这就导致了当前相关读者在了解高超声速武器的发展进程时易被误导，陷入几个普遍的认知误区。 就此，知远公众号特约航天部二院退休研究员郭衍莹老师（航天部突出贡献专家，国务院政府特殊贡献津贴专家）就此问题谈一谈他个人的看法和认识。 误区之一：拦截高超声速导弹的最大难点在于其高速。 解读：虽说“天下武功唯快不破”，但某些媒体只注意到这种武器的高超声速特性，却没注意到它具有作“不规则变轨飞行”的能力。 拦截高超声速导弹的难点是什么？估计有些媒体和读者的回答是：难点在于导弹的速度极快，高超声速，可达到马赫数10及以上；使对方的跟踪雷达全部失效。其实这一说法并不全面，甚至会使人产生误解。因为按此逻辑，洲际弹道导弹在中段飞行时速度也可达到马赫数20以上；该算是最高水平的高超声速武器了。再推论下去，拦截高超声速武器的任务完全可交予拦截弹道导弹的系统来完成。再去专门研究如何反高超导弹就意义不大了。这当然是误解和误导。 弹道导弹之所以不算是高超声速武器，因为它基本上是循固定弹道飞行（准抛物线），地面雷达可以不断预测并跟踪它的飞行轨迹，制导反导系统能对它进行拦截。我并不是说高超声速导弹技术一定比弹道导弹技术复杂，而是说这是两个不同概念。我认为，首先要把一些基本概念厘清。第一，什么才算是高超声速武器？当前国内外公认的定义：一是在大气层内飞行速度大于马赫数5；二是具备在大气层内（尤其接近目标时）作大范围不规则机动飞行的能力。后一能力也许更重要，因为导弹不可能一直按照十几马赫的高超声速飞行，当它接近目标时速度必须下降至接近马赫数5，才能使导弹有能力精确锁定地面目标，直至摧毁。此一阶段主要得靠导弹作不规则机动飞行来躲避反导雷达的跟踪和拦截。所以高超声速导弹的厉害在于它既具备超声速、又能作不规则的机动飞行（有专家称之为“诡异莫测飞行”），地面反导雷达很难跟踪它。所以不能笼统地说高超声速导弹的厉害在于其极高的速度。快，固然有利于躲避雷达，但也会给飞行体本身准备精确锁定和打击目标增加困难。据国内外有些专家的看法，在接近目标时导弹的速度通常约为马赫数5-7。 第二个概念是弄清高超声速武器的作战模式。目前世界公认的高超声速武器主要有二大类：一是高超声速滑翔飞行器，它以弹道导弹或火箭为载体，待飞行至再入段后（再入大气层），飞行器从载机发射出，然后作变轨式滑翔飞行（无动力），直至接近目标。可简称为“助推-滑翔”模式。二是高超声速巡航导弹，它可在大气低空中作自主机动飞行，需要依靠超燃冲压发动机或其他高速吸气式发动机来提供动力。除这二类外也有例外。如俄罗斯的“匕首”，有人认为是“助推-滑翔”式，有人认为是巡航式。从高超声速武器的观点来看，它还只是发展的初级阶段；所以也有人称它为“另类”。但毕竟它已定型投产，已投入实战。而不只是“纸上谈兵”。 图1是某典型助推-滑翔式高超声速武器作战全过程的示意图，录自国外科普资料。由图可见，一些媒体所说某某高超声速导弹的速度达到马赫数10-20，大都是指在再入点或再入点之前，载机在大气层外飞行时的速度。再入速度太快，将导致导弹难以改变自己的飞行轨道作机动飞行，难以精确打击敌方的点目标（如发射井）和机动目标（如航母）。所以要求导弹的控制系统在再入段调整好导弹的姿态，调整好飞行角度，把速度降下来，力求获得高的升阻比。接下来飞行器（导弹）脱离载机，然后它能像打水漂的石头那样跳跃式前进。它的原理可以用空气动力学基本原理来说明：在超高声速气流中，弹头附近空气形成高密度的激流，对导弹（一般采取成扁平的乘波体结构）产生很大的向上浮力，使导弹像打水漂用的石片那样跳跃式前进。这种跳跃式前进又可分成二类，一是桑格尔弹道，导弹是沿着大气层内外作跳跃式前进；二是钱学森弹道，导弹是在大气层内作跳跃式前进。

图1：助推-滑翔式高超声速导弹作战过程，图中： （发射段）助推火箭将滑翔飞行体发射升空 （分离段）滑翔飞行体与助推火箭分离 （下降段）受气动力学控制飞行器先升至大气层外预定最高点，然后下降再入大气层 （上拉段）不同于弹道导弹的抛物线弹道，飞行器先下降后上拉，然后过渡到滑翔段 （滑翔段）滑翔速度大于1哩（英里）/秒，并以飘忽不定（erratically）的机动方式飞行，以躲避反导雷达的追踪 （冲击段）飞行器以巨大的动能俯冲并击毁目标，无论它有无引爆的战斗部 读者在研究图1时请注意二点：一是在滑翔段，它的速度大于1哩/秒，大约相当于马赫数6左右。图注还强调，它是以飘忽不定（erratically）的机动方式飞行。二是注意导弹轨迹具有上拉段（Pull-up phase），是助推-滑翔体制的特点之一，它可使滑翔飞行轨迹具有更大机动性。2019年7月间，NK发射型号不明的短程导弹。美韩根据其飞行速度大于5倍声速，且存在上拉段，判断它为高超声速导弹。 如果是巡航体制，导弹自己有动力，所以可按照设定的程序依靠不同方向的喷嘴或舵机作矢量机动飞行（如S形或螺旋形轨道前进，其机动过载可达20g以上）。当然还要兼顾飞行稳定性和可操纵性。所以一些专家学者认为，高超声速导弹之所以难以拦截，与其说是因为其极高的速度，倒不如说是因为其具备诡异莫测的变轨飞行能力。 误区之二：高超声速导弹目前无法拦截。 解读：地面反导系统有无拦截高超声速导弹的能力，最主要取决于两大因素：一是雷达有无跟踪、锁定高速以及机动飞行目标的能力；二是拦截弹有无高于目标的机动过载能力。 这也是个误区，理由很简单，那就是有矛必有盾。矛和盾（攻击和防御武器）从来就是相生相克的。不会有所谓的“终极武器”，不管是矛还是盾，它都会有自身软肋。譬如“匕首”导弹，尽管俄罗斯领导人亲自出面说它可以穿透当今世界任何一种防御系统，但国内外一些专家还是有根有据地指出了它的一些软肋。从图2来看，“匕首”其实是一枚从俄制“伊斯坎德尔-M”战术弹道导弹发展而来的“空射型弹道导弹”；它的大部分飞行时间和弹道导弹一样（弹道可预测），只在飞行末端依靠弹体尾部几片小鳍片作了一点对准目标的机动飞行。但其机动性与再入的弹道导弹弹头的机动性相比，水平并无多大差别。但它也算不上是巡航导弹体制，因为它靠飞机射出后获得初速（最大可至米格的极速，约马赫数2.8），之后启动导弹自身的发动机（注意是一般的固体发动机，不是冲压发动机）继续加速飞行，而不是作滑翔飞行或巡航飞行。所以在“匕首”的飞行末端，肯定有一段速度已下降而又不能显示多大机动飞行能力的时间，地面防御系统方如果能利用好这个“软肋时间”，就有可能大大增加拦截的成功概率。前一时期，乌军声称用“爱国者”导弹系统拦截了“匕首”导弹，从原理上讲是存在这种可能性的。

图2：俄“伊斯坎德尔-M”战术弹道和“匕首”高超声速导弹气动外形比较 一些业界专家认为，地面反导系统有无拦截高超声速导弹能力，最主要取决于两大因素，一是雷达有无跟踪、锁定高速以及机动飞行的目标的能力；二是拦截弹有无很高的机动过载能力（必须高于目标的机动过载能力）。其实新型雷达（例如脉冲多普勒体制）跟踪一般高速目标（弹道基本上是固定的）难度并不算大，一般第三代以上地空导弹系统都具有一定的能力。原因正如前述导弹的轨迹可以预测和外推。譬如俄罗斯官方曾宣布，它的S-300系统可拦截速度达2.8km/s（约马赫数10）的目标；它的S-300-2和S-400可拦截4.8km/s(约马赫数16）的目标；它的S-500可拦截7km/s（约马赫数23）的目标。“爱国者-3”虽无官方数据，但一般认为其水平大致和S-300相当或稍高。要拦截速度为十几个马赫的高速目标并非完全无能为力，可要拦截超高速+变轨机动飞行目标就完全不是那么回事了。从技术层面上讲，要跟踪这样的目标，首先地面雷达接收机必须是宽频带；能无失真地接收和处理各种突变信号。例如“萨德”系统的火控雷达AN/TPY-2，带宽是“爱国者”系统的167倍（此系官方数字；见航天208所编的《世界航空反导导弹手册》），大约为2GHz左右。它有一定的跟踪高速+机动飞行目标的能力，因为它能无失真地接收和处理目标在机动飞行时产生的各种突变雷达回波（“萨德”这一能力往往被一些媒体忽视），同时还具有目标识别（分辨真假弹头和诱饵）的能力，当然研制起来也有很大难度，似乎至今没见有类似水平的相控阵雷达。另外，“萨德”的拦截弹即使飞至100千米以上大气层内外时，仍具有较高的机动过载能力和碰撞杀伤目标（kkv）的能力。不过对付机动性有限的“匕首”不需要有多大的带宽，所以，“爱国者”系统从原理上讲确实存在成功拦截的可能性。 当然，“盾”的方面也会存在软肋，美俄的反导拦截系统都有其各自的问题，易被“矛”方抓住突破，此间不再展开探讨，如果读者有兴趣，我可以单独整理成文。 拦截成功率。试验论证，经JEON措施后的“萨德”+爱国者-3，就能在末端防御中有3次拦截机会。MDA的智库们认为，多次拦截将大大提高对高超声速导弹的拦截成功率。起到1+1大于2的作用。（

国内一些媒体尚未注意到JEON的作用和重要性

） 韩国对这种防御方案最感兴趣。据外媒报道，从2022年起，驻韩美军和韩军曾一起对“萨德”和“爱国者”系统进行过多次JEON联试，取得成功。不仅如此，韩国最近为了应对朝鲜方面高超声速武器的快速发展（NK于2021年9月宣布成功试射“火星-8”高超声速导弹），正在花巨资打造韩国版的高超声速导弹拦截系统。韩国现在正在研制的L-SAM反导系统，据报道已于本月（6月）初试射成功（四次试射，三次成功；拦截弹采用KKV动能碰撞技术），射程为150千米左右，拦截高度为40-100千米，仍嫌指标较低。韩方决定现在就启动在这一原型基础上进一步升级改进的L-SAM-2；预计其射程（200千米）、拦截高度（40-150千米）指标非常接近于“萨德”，因此韩国自诩其为“韩版萨德”。韩军方设想，一旦它服役，就能构成韩国版的多层次反高超声速导弹的防御系统，如图3。其中L-SAM-2和“标准-3”舰空导弹系统（或“萨德”系统）一起负责拦截高度40-150千米和更高的来袭导弹；L-SAM负责拦截40-70千米高度的导弹；美制“爱国者-3”或韩制M-SAM-2“天弓”防空导弹系统负责拦截高度15-40千米甚至更低的导弹。整个大系统将被赋予JEON联合作战能力。

由此可见美韩对高超声速导弹防御系统的思路都是：多层次拦截再加上JEON。

据韩国自称： 它的这个系统一旦完成并投入战斗，将是世界上第一（或首款）高超声速导弹防御系统。