- 兰德公司报告:为什么东风-17这样的高超音速武器难以拦截?
- 来源:北风之雷神
2019年10月1日,东风-17高超音速滑翔飞行器华丽丽登场,引发了广泛的关注,为什么此类高超音速武器难以拦截,本着科学态度,为避免人云亦云,我们找到了2017年美国兰德公司公开发布的一份标题为《防止高超音速导弹扩散:阻止一类新型武器的蔓延》的报告并试图从中找到答案,用事实说话,作为科普及参考,现将报告部分内容翻译整理分享如下:
《防止高超音速导弹扩散:阻止一类新型武器的蔓延》报告
一. 报告提出了两个关键性问题
该报告2017年就认为,有少数国家正在开发高超音速导弹,这些国家被认为是游戏改变者,高超音速导弹能够刺穿目前和预想中的导弹防御系统。 这份报告强调了两个关键性问题:
1.防止高超音速导弹扩散的含义是什么?也就是说,为什么美国和其它国家应该关注高超音速导弹不扩散和为什么现在要强调?
2.可能采取的防扩散有手段有哪些?防扩散是否可行?谁会相信并采取什么样的措施?
该报告在两年年前就提出了防止高超音速导弹的扩散问题,当时世界上还没有真正进入服役状态的高超音速导弹。
二、什么是高超音速导弹
1.高超音速导弹的飞行速度
导弹和其它飞行载具可以以三种速度范围飞行:亚音速、超音速和高超音速。
亚音速导弹速度低于音速(1马赫=音速=340米/秒),也就是1000公里/每小时;
超音速导弹飞行速度高于1马赫,通常认为速度可达1马赫到5马赫之间,也就是1000-5000公里/小时;
高超音速导弹通常都速度大于5马赫,也就是大约5000-25000公里每小时,换句话说,高超音速导弹一秒钟可以飞1英里到5英里。
2.目前世界正在发展两种高超音速导弹
①高超音速滑翔飞行器(HGVs)(东风17就是典型的高超音速滑翔飞行器)。通常由火箭射入高层大气,在50公里到高于100公里的高度释放并滑入高层大气。下图为美国空军箭型高超音速滑翔飞行器(和东风-17有异曲同工之妙,此类飞行器脱离了火箭之后不依靠任何动力,全靠浪……)。
美国空军高超音速滑翔飞行器想象图
东风-17就是典型的高超音速滑翔飞行器
②高超音速巡航导弹。由火箭或高速喷气发动机提供动力直至击中目标。
下图为美国X51A“御波者”测试概念图:
美国国防高级研究计划局X-51A“御波者”高超音速导弹概念图
高超音速滑翔飞行器在很多方面与弹道导弹和巡航导弹有着不同。如下图所示,高超音速滑翔飞行器通常飞行高度低于弹道导弹。这些特征使得高超音速导弹更具威胁并使得现有防空导弹不再可靠。
典型高超音速滑翔飞行器和机动再入大气层飞行器弹道比较
兰德公司报告认为,可能高超音速导弹需要十年后(2017年的报告,预测十年后就是2027年,看来兰德公司误判了……)才能投入军事领域使用。目前,走在前列的开发者有美国、俄罗斯和中国。
三、高超音速滑翔飞行器的特点
①弹道截然不同。 高超音速滑翔飞行器从大气层“顶部”(40至100公里高度)“滑翔“至目标。即使在大气稀薄的大气层,在设计时候也考虑了提供与其重量相等的浮力,使其可以速度可以达到高超音速。高超音速滑翔飞行器典型的运用概念就是用弹道导弹将其发射并在合适的高度、速度和航迹角释放,使其可以滑翔至击中目标。初始释放条件由计划弹道(纵向距离和横向距离)和飞行器比如升力和阻力决定。高超音速滑翔飞行器与过去开发的机动再入大气层飞行器不同。
机动再入大气层飞行器大部分是在高于100公里高度在再入大气层前进行机动。于此对比的是,高超音速滑翔飞行器在其弹道模式中(如果有的话)有一部分被忽略了。
②攻守皆有优势。 高超音速导弹的能力使其有着进攻和防御的优势。从进攻的角度看,机动能力可以使高超音速飞行器在够得到的距离内运用飞行中更新的数据攻击与先前计划不同的目标(可以根据打击需要、灵活选择新目标)
弹道再入大气层飞行器与高超音速滑翔飞行器弹道比较
③再入大气层轨道不可预知。再入由于有着不可预知弹道的飞行能力,导弹可以在整个飞行过程中威胁较大区域。这也是机动再入大气层飞行器和超高音速滑翔飞行器的在防御方面的主要区别。两种导弹的后再入大气层高G机动将会给末端防御带来挑战,不仅因为大部分机动再入大气层飞行器(包括返回大气层的空间飞行器和机动弹头等)都是采用弹道轨迹,用于拦截大气层外目标的中段弹道导弹防御系统可以有效拦截机动再入大气层飞行器,但却不能拦截高超音速滑翔飞行器。
④无动力滑翔飞行模式。虽然高超音速滑翔飞行器没有为其提供速度、姿态或方向控制的小型推进器,但也可以装推进器。尽管装这样的推进器意味着更多的重量和复杂性。
四、时间线被压缩使得梦魇出现
①OODA环被缩短。兰德公司认为,没有(或者不能使用)用于监测弹道导弹发射的空基传感器(主要是指天基红外导弹预警卫星)并依赖于地基传感器(比如雷达)的国家在监测来袭中程到远程弹道导弹的时候,他们的决策/反应时间线会被压缩。原因在于传统的弹道导弹比超高音速滑翔飞行器飞的更高,也更容易被发现。下图对此进行了解释。
地基雷达对高超音速滑翔飞行器和再入大气层飞行器探测能力的比较
②预警时间短。地球曲率使得高超音速滑翔飞行器与同样射程的弹道导弹相比,雷达或者其它的直线对传式传感器很可能不能像发现弹道导弹一样尽早发现高超音速滑翔飞行器。比 如,平面地球上的雷达可以发现在再入大气层飞行器撞击之前发现3000公里外12分钟到达的载入大气层飞行器,却只能发现6分钟后到达的高超音速飞行器。我们注意到,防御系统可以在弹道导弹上升阶段释放载荷之前对其进行拦截,但是对高超音速滑翔飞行器武器无效。
综上所述,高超音速导弹难以被拦截,它现在和将来都是导弹防御系统的梦魇……
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