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美军新动向:闭合高超声速远程时敏打击杀伤链
www.wforum.com | 2022-11-03 09:42:04  世界军事网 | 0条评论 | 查看/发表评论

  随着美陆、海、空军的高超声速打击武器在未来1~5年内陆续进入服役,如何闭合高超声速远程打击杀伤链,成为美军上下都十分关注的一大问题。

  美军对高超声速武器作战运用的典型设想是——在与中俄大国对抗初期,采用高超声速武器对其“反介入/区域拒止”(A2/AD)体系关键节点实施打击,为后续其它作战力量进入打开突破口。这些关键节点既包括预警雷达、指控中心等高价值固定目标,也包括机动式弹道导弹发射车、S-300/S-400中远程防空系统等高价值时敏目标。在针对时敏目标的打击行动中,高超声速武器能否及时获取精准可靠的远程目指信息,将成为决定这些武器能否完成作战任务的核心关键。

  图1. 亚声速导弹与高超声速导弹飞行10min的距离对比示意图

  (相比亚声速巡航导弹,高超声速导弹因其飞行速度快,可大幅压缩“杀伤链”的交战环节,减少对持续性目指保障的需求,在远程时敏打击方面具有天然优势)

  1.强对抗环境下高超声速远程时敏打击面临的目指挑战

  闭合高超声速远程时敏打击杀伤链,对于美军而言,是一个全新的作战问题。即使是战斧、JASSM这类亚声速巡航导弹,在过去几十年参与的实战中,也没有打击时敏目标的应用先例。

  上世纪90年代至今美军参与的几场局部战争中,美军面临的都是实力严重不对称的对手。这些对手国土纵深小且防空能力弱,美军在开战初期就能以较小代价夺取制空权,此后其预警机、侦察机、非隐身ISR无人机等装备即可直接靠近目标区域抵近侦察,提供精确目指,并采用中近程弹药进行直接打击。即便在这种宽松的作战环境下,美军也是通过20多年实战经验教训的总结与持续迭代改进,才逐步解决闭合时敏打击杀伤链的诸多问题,实现了在这种作战模式下杀伤链的快速闭环。

  对于高超声速武器而言,在将其用于打击中俄这种实力近等的大国对手时,由于面临的对抗环境发生了根本性变化,美军无法轻易夺取战场制空权,导致其闭合时敏打击杀伤链面临严峻挑战。

  图2. 美海军情报局绘制的中国A2/AD防御圈

  (1)目标处于高威胁环境,传统目指装备生存能力差

  采用高超声速武器破击大国对手A2/AD体系时,要打击的高价值目标一般位于严密设防的高威胁环境。美军过去与弱国对抗中采用的传统目指手段(如E-8/E-3预警机、RQ-4“全球鹰”无人机)在这种高威胁环境中将面临生存能力差、任务风险高、成本代价昂贵等问题。

  (2)目标位于对手纵深腹地,缩短目指装备的留空时间

  在与中俄等大国对手交战时,美军要打击的高价值目标多位于对手疆域的浅近纵深或大纵深区域。小型可消耗ISR无人机航程有限,难以抵达纵深区域;即使采用接力投送方式抵达目标区域,因其侦察效能低下,无法在较短时间窗口内完成侦察任务。若采用大中型隐身ISR无人机(如RQ-180、XQ-58A)前出侦察,远程奔袭也将大幅消耗其航程,缩短其留空侦察时间,且面临一定风险。

  (3)长时高烈度对抗状态下,对目指装备体系造成的累积风险大

  大国之间一旦爆发战争,控制不当将升级为高烈度持久战。在这种长时间的高烈度对抗下,诸如弹道导弹发射车这类高价值时敏目标,在什么时间、分多少波次、从哪些隐蔽场地出来,都具有很大的不确定性。美军的隐身ISR无人机,要想实现对这类目标的长时间连续侦察监视,就需要在长链条的保障体系支撑下反复出入纵深高威胁区域,导致这些装备及其保障体系面临较大的累积风险。

  此外,考虑到美陆军/海军首批服役的高超声速导弹不带末制导导引头(据分析,空军原计划2022年服役、当前前途未卜的机载高超声速导弹AGM-183A也不带导引头),要想实现对时敏目标的精准打击,除了要有精确的初始目指信息,还需在导弹飞行过程中保持对目标信息的实时更新,这对目指系统而言也是一大挑战。

  为此,美军在加快推动多型高超声速武器部署进程的同时,也在同步寻求新的目指手段,持续开展相关装备技术的演示验证与作战实验,确保未来与高端对手的实战对抗条件下、更为可靠、敏捷、高效地闭合高超声速远程时敏打击杀伤链。

  2.当前美军在远程时敏打击目指手段建设方面的新动向

  自2021财年以来,美国防部办公厅(OSD)在“联合能力技术验证”(JCTD)计划下启动了一个名为“时敏目标瞄准击败”(TSTD)的项目。该项目验证的重点是,评估联合部队如何利用现代化技术、商业天基能力和平流层装备能力,集成通信系统与ISR传感器,解决对高价值时敏目标的发现、定位与跟踪,以完善(refine)高超声速远程打击杀伤链。项目要求所验证的装备体系能够针对时敏目标威胁提供“持续”的感知监视与精确目指,且满足分布式、快速部署的需求。

  该项目计划持续开展多年,到2027财年总计投入1.2亿美元,平均每年预算经费接近1700万美元。

  表1. 美国防部办公厅“时敏目标瞄准击败”项目*经费投入

  备注:*该项目名称在2022与2023财年均有更名,但研究目标与内容基本保持连续一致

  (1)直接依托前期验证的装备原型开展联合技术验证

  TSTD将运用“远程环境下的战术响应ISR平台与独立观测载荷”(TRIPPWIRE)项目中开发的装备原型和实验场地。TRIPPWIRE是美国防部前期已持续开展多年的一项计划,旨在通过演示验证高空气球ISR与通信系统,加强对平流层空域的作战运用。

  (2)依托多域联合作战演习,在实战环境中进行体系效能评估

  项目将依托 “北方利刃”、“英勇之盾”、“太平洋保卫者”等一系列面向高端战争的多域联合作战演习,在实战环境中对TSTD的原型设计进行军事效能验证与评估。作战人员将直接参与效能反馈。验证评估的结果将为后续相关装备系统建设的方向与经费投入提供决策支持。

  (3)同步开展平流层空间内的对抗性作战实验,评估杀伤网鲁棒性

  OSD还透露,支撑“时敏目标瞄准击败”(TSTD)的项目之一——TRIPPWIRE项目,还计划在2022财年开展反平流层作战实验(意味着平流层气球与气球之间的对抗实验)。该实验是一项全域联合演示验证,将运用来自陆、海、空、天、网以及平流层和电子战领域的多个装备原型开展综合性作战实验,以对这种多路径杀伤网进行评估。

  3.综合分析与评述

  如何闭合高超声速远程时敏打击杀伤链,是当前美各军种迫切需要解决的一项共性需求。美国防部负责统管全军科研的部门(USD(R&E)),已将“时敏目标瞄准击败”(TSTD)列为2020财年“联合使命任务清单”的最高优先级事项,足见该项目的重要性之高。

  图3. 美USD(R&E)2020财年联合使命任务清单的优先级排序

  (1)此概念方案前期已有较多技术储备,可作为现有目指体系的一种低成本备份手段

  “时敏目标瞄准击败”(TSTD)项目提出的依托“先进技术”(推测是AI/云计算等技术)+“商业卫星”(推测是低轨商业卫星)+“平流层气球”的目指方案,从其要素构成来看,都并非新鲜事物。

  关于商业卫星,近十几年来美国低轨商业卫星的蓬勃发展及其军事运用价值毋庸多言(本次俄乌冲突即凸显了商业卫星成像对作战的巨大影响)。低轨卫星可利用其覆盖范围广、传输速率快的优势,通过多星组网协作方式,向后方传出最新的战场实时态势和高清侦察图像。当需要对对手关键区域内的目标进行实时监控时,可通过改变星载传感器的工作模式,缩小单星覆盖范围,增加成像分辨率,为后续打击提供精确目标引导。

  图4. 当前美国商业卫星在分辨率和重返频率上的能力

  (最佳图像分辨率优于0.1米,最小重返周期小于1小时)

  图5. 美国Maxar 公司卫星2021年8月23日拍摄到的美军撤离阿富汗时喀布尔机场的照片

  (照片中可辨识出蜂拥的阿富汗难民)

  关于平流层气球,近十多年来美商业公司与军工部门也均有技术储备。美国防部近年来还开展了一个名为“冷星”(COLD STAR,全称“隐密长驻留平流层架构”)的演示验证项目,项目开发的平流层气球载有高分辨率传感器以及AI与自主导航系统,可潜伏在对手领空而不被发现。该项目曾在2021年参加美军的联合演习。由于工作在气流相对平稳、垂直对流小的平流层环境,平流层气球具有驻空时间长、载荷能力大等优点,通常能够持续留空数十天甚至数月进行ISR。

  不管是商业低轨卫星、还是平流层气球,两者均可在无需夺取制空权的条件下、实现强对抗环境下时敏目标的持续性监视与侦察,且其建造、发射与运维成本相比军事卫星、隐身穿透性ISR飞机低很多。美军在现有C4ISR体系基础上,将这些要素纳入目指网络,可为战时远程时敏打击的目标指示提供一种低成本的备份手段。

  图6. 高空气球与卫星协同开展ISR的示意图

  (2)此概念方案很有可能在前期面向高端战争的作战演习中得到初步验证

  项目明确将依托 “北方利刃”、“英勇之盾”等一系列作战演习,对TSTD的原型设计进行验证与评估。事实上,美印太司令部与欧洲司令部已在2021财年完成了多个原型演示。据美空军官网披露,2021年5月,美印太司令部开展的 “北方利刃-21”(NE21)高端作战演习中,美空军B-52轰炸机通过接受来自1800千米外的指控节点提供的目标数据,模拟发射AGM-183A高超声速导弹,打击了1100千米外的目标,构建了从传感器到射手的完整高超声速打击杀伤链。

  关于AGM-183A的目指信息是如何获取的,美空军官方并未披露。据报道,2021年“北方利刃-21”演习中曾有气球参与,而且,美国会专门在TSTD项目预算科目下为平流层气球原型参与2021财年的一项联合作战演习增补了预算。结合这些旁证推测,美军很有可能在此次AGM-183A杀伤链闭环模拟实验中对这种依托“商业卫星”+“平流层气球”的目指方案进行了验证。

  (3)基于此概念形成的杀伤网具有较强鲁棒性,采用传统对抗手段难以对其“破网断链”

  低轨商业卫星星座无需考虑对手防空反导体系的限制,且因其数量多、体系弹性高,较难予以反制。而平流层气球相比其它ISR航空器,具有雷达/红外特征信号弱、运动速度慢等特点,且飞行在多数防空系统拦截高界以上,仅采用传统防御手段,也难以有效应对。因此,美军将商业卫星与平流层气球纳入其远程打击目指网络,可大大增加闭合杀伤链的路径选择。

  4.结束语

  关于这张目指网,将依托哪些实体(装备原型)进行构建?各种节点在整个目指网中具体承担什么功能?其中的平流层气球,在什么时机、以什么样的密度投放、如何确保这些气球获得稳定控制、抵达目标区域上空?目标信息的收集、融合处理与传输等环节,如何匹配高超声速打击时敏目标所需的响应速度?该目指系统在实际部署运用中又会受到哪些因素制约……由于目前尚无更多信息,难以对此展开进一步研判。

  需要强调的是,针对高超声速远程时敏打击这一能力需求,美军规划了至少长达7年的“联合能力技术验证”项目,意味着此概念方案要从技术上走通,并不是一件容易的事。即使在技术上走通后,要想落地转化为实战能力,还需从指控流程与组织机制上全面走通(需要美军多军种乃至盟友之间真正实现无缝的联合多域协同)。这将是一条艰难的路。

  尽管如此,毋庸置疑的是,未来高端战争中,随着美军远程时敏打击杀伤网建设得更加敏捷强韧,那么美军就可在第一时间向对手A2/AD体系重心发起攻击,大幅削弱对手的战略战役反击能力,使其陷入被动局面,值得高度警惕。

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