国外高超声速武器防御系统发展分析

北京航天情报与信息研究所

刘杰 赵飞 罗冲凌

（一）美国

图1 2020年3月，美国成功进行“通用高超声速滑翔体”飞行试验

目前，美军在研高超声速武器项目有7个，涉及陆、海、空三军和国防高级研究计划局（DARPA）。美军正在调整高超声速武器研制布局，陆续将DARPA和国防部长办公室主导开展的、以技术集成演示验证为目标的预先研究项目转入由空军、海军等军种开展的以形成作战能力为目标的型号研制。

2022财年，美国国防部为高超声速武器研发申请了38亿美元的预算。美国高超声速武器项目研究、开发、试验和评估（RDT&E）预算如表1所示。

表1 美国高超声速武器项目RDT&E预算

1.海军

2018年6月，美国海军牵头开发“通用高超声速滑翔体”（C-HGB）供各军种使用，并于2020年3月成功进行飞行试验。C-HGB计划将搭载到美国海军“常规快速打击武器”和陆军“远程高超声速武器”上。C-HGB是在陆军的马赫速度6弹头原型“备用再入系统”的基础上开发的，该系统曾于2011年和2017年成功进行试验。

海军的“常规快速打击”项目计划单独设计通用滑翔体和助推器，再进行集成，供海军和陆军使用。原计划最早于2025年在“俄亥俄”级潜艇上实现“有限作战能力”，并最终部署到“阿利•伯克”级驱逐舰，但2022财年预算中并没有相关经费支持。

2.陆军

美国陆军的“远程高超声速武器”项目计划将通用滑翔体与海军的助推器进行集成。该导弹射程超过2800km，可打击高价值和时敏目标，压制对手远程打击火力，抵消对手“反介入/区域拒止”能力，并可为陆军提供战略进攻性武器原型。2021年10月7日，“远程高超声速武器”地面设备正式交付美国陆军，用于载具训练。

3.空军

美国空军的AGM-183“空射快速反应武器”项目将利用DARPA“战术助推滑翔”项目技术，该导弹能够在约1600km的射程内以平均马赫速度6.5～8飞行，2019年6月，成功进行导弹带飞试验，2021年4月，导弹首次自主飞行试验失败。2022财年，空军申请了1.61亿美元预算采购约12枚该导弹。

2020年2月，由于预算紧张，空军取消“高超声速常规打击武器”（HCSW）项目，集中发展“空射快速反应武器”项目。该项目原计划将通用滑翔体与助推器进行集成，原因是“空射快速反应武器”体积更小，B-52可搭载4枚该导弹，这一数量是可搭载HCSW的2倍。另外，F-15也可搭载该导弹。

2022财年，空军启动“高超声速攻击巡航导弹”（HACM）项目，计划将空军和DARPA的技术进行融合。该导弹可以从轰炸机和战斗机上进行发射，B-52可搭载20枚甚至更多该导弹。

空军还向工业界征询“消耗性高超声速吸气式多任务演示程序”（也称为“混乱项目”）的信息，“混乱项目”比“空射快速反应武器”体积更大，并能根据不同的任务携带不同的载荷。

4.国防高级研究计划局

DARPA与空军合作，继续发展“战术助推滑翔”项目，开发能以马赫速度7以上飞行的楔形高超声速滑翔体，“战术助推滑翔”还将具备可追溯性、兼容性，以及与海军垂直发射系统的集成性，并计划向空军和海军过渡。

DARPA的“作战火力”项目将利用“战术助推滑翔”项目技术，开发地面发射系统，使用先进的战术武器突破对手的防御系统，精确快速打击关键时敏目标。

DARPA在空军支持下，继续发展“高超声速吸气式武器概念”项目，该导弹的作战性能更强，成本可负担，且体积更小，因此发射平台的可选范围更大。另外，高超声速巡航弹比高超声速助推滑翔弹更容易集成导引头。2021年9月底，该武器成功完成飞行试验。

5.试验设施

根据《2013财年国防授权法案》及国防分析研究所的报告，美国在2014年拥有48个高超声速试验设施，这些设施可以模拟高超声速武器飞行中的独特条件（如速度、压力、温度等），其中包括10个国防部高超声速地面试验设施、11个国防部露天靶场、11个国防部移动设施、9个NASA设施、2个能源部设施和5个工业/学术设施。此后，上述设施至少有一个被停用。

2014年后，圣母大学建成马赫速度为6的风洞，正在建造马赫速度为10的风洞。普渡大学正在建造马赫速度为8的风洞。亚利桑那大学将已有风洞改造成马赫速度为5。德州农机大学与陆军未来司令部合作，正在建造1km长的马赫速度为10的风洞。美国还利用澳大利亚空军伍默拉试验场和挪威安德亚火箭试验场进行飞行试验。

2019年1月，海军重启其位于加利福尼亚州中国湖的发射试验综合设施，以提高“常规快速打击”计划的空中发射和水下试验能力。根据政府问责办公室的评估，20152024财年，国防部将投入约10亿美元用于高超声速试验设施现代化。

2020年3月，国防部建立高超声速作战室，评估美国高超声速武器的工业基础，确定供应链中的关键节点。国防部还修改了“5000系列”采购政策，以增强供应链弹性并降低运营成本。

6.学术组织

2020年4月，国防部拨款1亿美元成立联合高超声速过渡办公室（JHTO），以确定高超声速技术的发展路线图，并建立高超声速研究和人才培养的大学联盟。2020年10月26日，国防部授予德州农机大学价值2000万美元的合同（可追加至1亿美元），以管理“应用高超声速大学联盟”（UCAH），该联盟将由德州农机大学、麻省理工学院、明尼苏达大学、伊利诺伊大学香槟分校、亚利桑那大学、田纳西大学太空研究所、摩根州立大学、加州理工学院、普渡大学、加州大学洛杉矶分校和佐治亚理工学院组成。该联盟将缩短从学术研究到工程开发的时间，并在保证质量的同时缩短系统开发时间。

（二）俄罗斯

20世纪80年代以来，俄罗斯一直在进行高超声速武器技术研究。为应对美国和欧洲的导弹防御体系，特别是2001年美国退出《反弹道导弹条约》之后，俄罗斯加快研发部署速度，将高超声速武器作为突破美国导弹防御系统和保持与美国战略平衡的重要手段。目前，俄罗斯已经部署了“匕首”导弹，正在开发“先锋”“锆石”“锐利”导弹。

“先锋”陆基高超声速助推滑翔弹利用洲际弹道导弹发射，可携带核弹头。据报道，该导弹的马赫速度可达20。目前，“先锋”利用“短剑”洲际弹道导弹发射，最终将利用“萨尔马特”洲际弹道导弹发射。“萨尔马特”仍在开发中，计划于2022年底部署。该导弹于2016年成功进行2次试验，2017年10月的一次试验失败，2018年12月成功进行一次试验，2019年12月进入战斗值班状态。

“锆石”舰载高超声速巡航弹的射程约400～960km，能够以马赫速度6～8飞行，用于打击地面和海上目标。“纳基莫夫上将”和“彼得大帝”巡洋舰、20380型轻护舰、22350型护卫舰和885型“亚森”级潜艇等平台均可部署该导弹，并可使用垂直发射系统进行发射。据报道，2020年1月和10月，22350型护卫舰成功试射该导弹。根据美国情报报告，该导弹将于2023年服役。

“匕首”空射弹道导弹的射程可达2000km，最高马赫速度为10。该导弹由“伊斯坎德尔”导弹改装而来，能够打击地面和海上目标，并可携带核弹头。根据美国情报报告，2018年7月，一架改装的“米格”31战斗机成功试射“匕首”导弹并击中800km外的目标，目前可能已经形成作战能力。俄罗斯计划在“米格”31、“苏”34远程战斗机和“图”22M3战略轰炸机上部署该导弹。

此外，俄军还将在2022年试验新式小型机载高超声速导弹“锐利”。“锐利”导弹的尺寸和质量将大大小于现有的高超声速导弹，可装备于“图”22M3和“苏”34战机上。

俄罗斯在朱可夫斯基市的中央航空流体动力研究所和新西伯利亚市的赫里斯坦诺维奇理论与应用力学研究所进行高超声速风洞试验，并在多姆巴罗夫斯基空军基地、拜科努尔航天发射场和库拉靶场进行高超声速武器试验。

（三）其他国家

除美俄等军事强国外，澳大利亚、印度、法国、德国和日本等国也在积极开发高超声速武器。

1.澳大利亚

2007年以来，澳大利亚与美国合作发展“高超声速国际飞行研究实验”（HIFiRE）项目。2017年7月，成功进行马赫速度为8的高超声速滑翔体的飞行动力学试验，此前还进行了超燃冲压发动机技术试验。澳大利亚计划发展“南十字星综合飞行研究实验”（SCIFiRE）项目来继承上述项目，进一步发展高超声速吸气式武器技术。该项目的演示试验预计于2025年左右进行。除了伍默拉试验场（世界上最大的武器试验场之一）外，澳大利亚还拥有7个高超声速风洞，能够进行马赫速度高达30的试验。

2.印度

印度与俄罗斯合作开发马赫速度为7的“布拉莫斯”2高超声速巡航弹，其最初计划于2017年服役，但因故推迟，目前计划在20252028年间形成初始作战能力。此外，作为“高超声速技术验证飞行器”计划的一部分，印度还在开发国产双能力高超声速巡航弹，并在2019年6月和2020年9月成功试验了一台马赫速度为6的超燃冲压发动机。印度拥有约12个高超声速风洞，能够进行马赫速度高达13的试验。

3.法国

法国与俄罗斯合作开发高超声速技术。法国自20世纪90年代以来一直在进行高超声速技术研究，但近期才进行装备研发。法国提出“实验机动飞行器”(V-max)项目，计划于2022年前将超声速空面导弹ASN4G改装为高超声速武器，这可能为法国提供战略核武器。法国拥有5个高超声速风洞，能够进行马赫速度高达21的试验。

4.德国

2012年，德国成功试验SHEFEXⅡ高超声速滑翔体，但目前可能已经取消了对该计划的投资。目前，德国航天中心正在参与欧盟ATLLASⅡ项目，该项目计划设计和试验马赫速度为5～6的高超声速飞行器。德国拥有3个高超声速风洞，能够进行马赫速度高达11的试验。

5.日本

目前，日本正在开发“高超声速巡航弹”（HCM）和“超高速滑翔弹”（HVGP）项目。据《简氏防务周刊》报道，2019财年日本投资1.22亿美元用于HVGP的研发，预计将于2026年服役，2030年完成升级。HCM预计将于2030年服役。日本宇宙航空研究开发机构拥有3个高超声速风洞，三菱重工和东京大学各拥有1个风洞。

6.朝鲜

2021年9月28日，朝鲜试射了一枚高超声速导弹，该导弹是基于“火星”8液体推进剂弹道导弹改进而来的，上面搭载了高超声速战斗部。不过，韩美情报部门表示，该导弹马赫速度约为3，尚未达到高超声速导弹的5倍声速标准，因此韩美研判其尚处于研发初期，距离实战部署尚需较长时间。

（一）难以探测

高超声速巡航弹的马赫速度通常在5～8，超燃冲压发动机工作高度通常在20～35km，使传统防御系统探测距离大大缩短，系统反应时间也相应缩短。高超声速滑翔弹头释放初期的马赫速度达20，主要滑翔飞行段高度35～75km，滑翔马赫速度也在12～15。与弹道导弹相比，其飞行高度更低，打击同一目标飞行的路径更短，使得防御系统的探测装备难以对其进行远距离探测。

（二）难以跟踪

高超声速武器作战空域属临近空间，目标与环境特性复杂。此外，高超声速巡航弹高温尾迹和超燃冲压发动机的喷焰等还会对瞄准点选择产生不利影响。由于目标与环境特性复杂，且目标高速机动飞行，大气密度变化剧烈，致使难以对其进行稳定探测跟踪。

（三）难以预测弹道

高超声速飞行器借助临近空间实施突防，纵向采用非弹道机动飞行，横向具有大范围机动能力，相比弹道导弹，其轨迹不易预测，传统基于反导的惯性飞行力学的跟踪滤波和弹道预测方法难以对其进行高精度弹道预报。

（四）难以拦截

高超声速武器主要飞行设计在现有防御系统的主要防区之外，加之长时间大机动能力增加了拦截难度，导致现有防空反导拦截武器均不具备拦截高超声速武器能力，且在末段拦截作战效能很低。

（一）授出多份短期合同研究拦截概念方案

美国从体系作战到拦截武器对高超声速武器的防御概念进行全面探索研究，由导弹防御局牵头开展研究工作。2018年9月，导弹防御局授出21份合同，开展高超声速武器防御系统概念定义研究，每份合同经费为100万美元，合同期为1年。合同涉及方案包括动能/非动能拦截（包括激光、电磁等武器）、陆基/空基/天基拦截概念方案、助推段/末段拦截概念方案等。

导弹防御局对发展高超声速防御能力非常重视且十分急迫，但拦截武器方案仍处于早期探索阶段，最终可能会从这些方案中选出多个方案，从而针对高超声速导弹构建多重拦截的防御体系。从技术方案看，导弹防御局将通过发展高超声速防御“杀伤链”寻求先进防御技术，包括早期识别技术、持续传感器技术、低延迟通信和处理技术及支持未来武器系统组件的先进技术等。从时间安排看，2023年相关组件和子系统的技术成熟度将达到5级以上，美国已做好集成至高超声速防御系统架构的准备。

（二）布局发展多平台预警探测技术

在依赖现有导弹防御系统、预警探测系统特别是地基雷达探测系统的基础上，美国正在布局发展多平台预警探测技术，整合陆、海、空天等多源探测信息，实现对高超声速武器的尽早尽远发现。2017年3月，导弹防御局发布了可跟踪高超声速滑翔弹头的“天基躲开探测器”项目招标公告，提出利用由2颗低轨微卫星组成“双星系统”，演示验证用于跟踪高超声速滑翔弹头的探测器、光学组件、通信、精确指向等关键技术，为未来发展覆盖全球的高超声速弹头武器天基预警与跟踪系统提供技术支撑。导弹防御局考虑未来利用多颗搭载“天基躲开探测器”的微卫星，组成新型探测卫星星座，以填补现有天基预警系统能力空白。该星座首先覆盖美国关注的热点区域，然后通过增加星座内卫星的数量，实现全球覆盖。导弹防御局向诺格、雷声、莱多斯和L3哈里斯等4家公司授出价值2000万美元的合同，要求在2020年底之前设计出天基（低地球轨道）传感器原型机，新传感器可以扩大探测和跟踪威胁的范围，是高超声速武器防御的关键。

（三）加强研究网络化指挥控制技术

未来高超声速武器防御作战要求指挥控制系统能实现陆、海、空天基传感器实时动态接入和多源信息融合处理。同时对高速目标的拦截作战更加注重信息传输和处理的实现性，重点解决时空一致性、系统误差补偿等关键技术难题。未来网络化指挥控制系统将具备快速反应、抗干扰、生存力强等特征。

（四）改进现有拦截武器并开展技术创新

在拦截武器技术发展上，一方面，美国和俄罗斯改进现有防空反导系统，实现对高超声速武器的拦截。美国提出改进“萨德”系统，利用两级火箭推进“萨德”增程型实现对高超声速武器的拦截；虽然“萨德”具备拦截高超声速导弹的潜力，但其作战范围有限，如果美国使用“萨德”进行国土防御，将需要大量的“萨德”系统。俄罗斯则将高超声速武器防御纳入S-500系统的作战任务。2021年10月初，俄罗斯使用S-400等装备，成功进行首次反高超声速武器演习。

图3 2020年8月，美国导弹防御局公布潜在的高超声速防御概念

表2 作战构想中设计的装备和主要功能

这些关键装备的作战模式为：如果敌方接连发射4枚高超声速滑翔武器，HBTSS将实现预警探测，全程对来袭威胁进行跟踪，并将数据持续传输给BOA；BOA使用HBTSS的实时数据来创建高超声速滑翔武器的飞行轨迹；“宙斯盾”驱逐舰依托太空卫星通信中继，从BOA和C2BMC接收HBTSS跟踪到的高超声速滑翔武器的轨迹数据，进行作战规划和实施拦截作战。具体作战模式包括以下4种。

一是滑翔段拦截远程交战模式。“宙斯盾”系统凭借HBTSS探测到的高超声速滑翔武器发射后的火控级精度数据，发射GPI，并且“宙斯盾”系统充当通信中继，实时将HBTSS的跟踪数据传输至GPI上，在滑翔段对第一枚高超声速滑翔武器实施拦截，实现远程交战。交战点位于“宙斯盾”雷达探测范围之外，全部依靠HBTSS探测数据进行规划、发射、交战。

二是滑翔段拦截远程发射模式。在负责发射的“宙斯盾”舰载雷达探测到威胁目标前，负责发射的“宙斯盾”舰具有2种跟踪数据的选择：（1“宙斯盾”舰与HBTSS持续通信，根据HBTSS的跟踪数据发射GPI，并持续将HBTSS探测到的数据传至GPI上，直至威胁目标进入舰载雷达探测范围；（2）前出“宙斯盾”舰与负责发射的“宙斯盾”舰持续通信，其利用舰载雷达对来袭的高超声速滑翔武器进行跟踪探测，并将数据传回后方，负责发射的“宙斯盾”舰通过远程模式向GPI传输实时数据，直到自身雷达探测到威胁目标。最后，利用“宙斯盾”舰载雷达引导GPI，滑翔段对第二枚高超声速滑翔武器实施拦截。

三是滑翔段拦截协同交战模式。第三枚来袭高超声速滑翔武器避开“宙斯盾”舰载雷达主要探测区域，试图突破“宙斯盾”舰防御体系，HBTSS全程对高超声速滑翔武器进行跟踪，并警示“宙斯盾”舰。威胁目标处于滑翔段时进入了雷达探测范围，“宙斯盾”舰载雷达第一时间捕获威胁目标，然后遂行作战规划、发射GPI、引导GPI在滑翔段实施拦截。

四是末段拦截协同交战模式。第四枚来袭高超声速滑翔武器进行大范围机动，避开“宙斯盾”舰载雷达主要探测区域，迫近高价值资产，HBTSS全程对高超声速滑翔武器进行跟踪，并警示“宙斯盾”舰，威胁目标处于飞行末段时进入雷达探测范围，“宙斯盾”舰载雷达第一时间捕获威胁目标，遂行作战规划、发射GPI、引导“标准”6导弹在末段实施拦截。