| 窘迫的“匕首”:俄罗斯的“高超音速导弹” | |
| www.wforum.com | 2026-01-25 06:46:25 阿隆随录 | 0条评论 | 查看/发表评论 |
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无论是俄罗斯还是中国国内,均有称 KH-47M2“匕首”是“世界上首款投入实战的高超音速导弹”。那么,KH-47M2“匕首”是 “实至名归”还是“言过其实”?本文将对此进行解析。 “高超”的概念 很多人简单地认为,只要导弹最高飞行速度大于5马赫,就是高超音速导弹,这是个误解。5马赫的确是高超音速导弹最高飞行速度的下限,但这只是判明一款导弹是否属于高超音速导弹的必要条件,而非充分条件。因为对于弹道导弹来说,导弹射程与其最高飞行速度密切相关。弹道导弹射程越远,其最大飞行速度越高。只要弹道导弹最大射程超过450千米以上,其最大飞行速度必然会超过5马赫。洲际弹道导弹冲出大气层后甚至能接近第一宇宙速度,也就是7.9千米/ 秒,相当于23.6马赫。但这并不能说,所有射程超过450千米的弹道导弹都是高超音速导弹。 真正意义上的高超音速导弹,不仅最高飞行速度要超过5马赫, 而且要具备与传统弹道导弹迥异的弹道特性。传统的弹道导弹靠火箭发动机推动,不断加速冲出大气层,抵达弹道顶点后便在地球引力作用下不断下坠,并重新进入大气层,其再入段弹道比较固定。即使是分导式弹头,实际上也只能在一个相对较狭窄的范围内作有限的机动。非但如此,因受空气阻力影响,重新进入大气层的弹头不仅会减速而且还会被气动加热,导致红外特征明显,容易被防御方捕捉到。 高超音速导弹的弹道并非抛物线型。它在到达弹道顶点后虽然也会下坠,但非“一坠到底”,而是进入距地球表面20~100千米的 “临近空间”进行长时间、长距离、速度超过5马赫的可控飞行。期间弹道飘忽不定,给敌方防御系统计算飞行器轨迹和拦截弹的前置交汇点造成了极大困扰。导弹接近目标时再急剧改变轨迹,以大角度,甚至接近于垂直的角度实施俯攻击。现有反导防御系统很难对高超音速导弹作出有效反应。 从这个角度而言,高超音速导弹令弹道导弹的远程攻击效能产生了质的飞跃,但实现起来殊为不易。临近空间内的空气稀薄、大气杂质少、环境温度变化复杂、臭氧浓度高、太阳辐射强,传统的航天与航空器难以作可控飞行。研发高超音速导弹需要在导弹推进技术、 结构材料、空气动力和飞行控制在内的各项关键技术均取得重大突破,方有可能成功。 鉴于目前超燃冲压发动机迟迟不能获得技术突破,现阶段“助推-滑翔”方案是研发高超音速导弹难度相对较低的技术途径。而在飞行控制方面,提出虽早,但迄今为止尚无成功先例的“桑格尔弹道”已让位于更为现实、更加强调滑翔段稳定和优化的“钱学森弹道”。这是目前各国经深入研究后不约而同的选择。 “钱学森弹道”的特点,是先由火箭发动机将弹道导弹推出大气层,导弹到达弹道顶点后开始下降并抛掉弹头整流罩。当弹头重返临近空间后,即利用自身产生的激波升力,令其飞行轨迹发生剧变, 而且此后轨迹一直飘忽不定。导弹弹头能在临近空间产生激波升力的关键,在于弹头前缘能产生附件激波,前缘平面与激波的上表面重合,弹头就象骑在激波的波面上,依靠激波的压力产生升力。这种气动外形是较复杂的扁平楔形或者锥型,统称为乘波体。它具有高升阻比和较强的机动性,非常有利于突防。此外,乘波体下表面是一个高压区,是未来安置超燃冲压发动机进气口的极佳位置。 虽说“助推-滑翔”方案与“钱学森弹道”的采用,在某种程度上降低了研发高超音速导弹的技术门槛。但这种降低仅仅是相对而言。激波产生的强烈气动加热效应,对弹头材料性能提出了极高要求。弹头做成乘波体构型后,外形并不规则,飞行时周边高速气流分布不均,一个小小的扰动就足以改变弹头飞行姿态。因为处于高温高压下的乘波体弹头必然会发生一定程度的形变,继而改变自身气动特性和表面各部分温度。这种改变一旦超过一定范围,乘波体弹头极易失控或烧蚀解体。 技术母型 以上简单梳理了一下高超音速导弹的技术特点和实现难点。接下来让我们来看看“匕首”是否真正符合高超音速导弹的定义。 根据俄方资料,KH-47M2“匕首”本质上是9M723“伊斯坎德尔”M中短程弹道导弹的空射型号。9M723“伊斯坎德尔”M是苏联为了取代因美苏签署《中导条约》而销毁的9K714“奥卡”中短程弹道导弹而着手立项研发的替代型号。苏联时期,这类导弹装备苏军方面军直辖的导弹旅,每旅装备27辆导弹发射车,主要负责打击北约部署在战役纵深内的防空反导导 弹发射阵地、机场、指挥机构等重要目标。 9M723“伊斯坎德尔”M最早是由苏联规划设计的。1991年苏联解体后,由继承了苏联大部分遗产的俄罗斯接手研制。不过,由于上世纪90年代俄罗斯经济呈断崖式下跌局面,军费投入严重不足,研发队伍流失严重,因此这款采用上世纪80年代技术框架的导弹直到进入新世纪后方告研发成功。 9M723“伊斯坎德尔”M弹长7.3米,弹径0.92米,弹重3800千克,战斗部重量根据战斗部类型不同为480~700千克不等,最大射程 480千米。其弹体前部采用双锥体设计,能让导弹在飞行过程中产生较大升力,有利于在不过度增加弹长的前提下提高射程。其弹尾设计有燃气舵,因此该导弹在动力飞行段拥有一定的机动变轨能力。其采用四轴运输-起竖-发射车运载。每辆发射车上装载2枚裸弹,仅靠一个防尘盖为导弹提供最低限度的保护。 9M723“伊斯坎德尔”M设计之初就着眼于爆发世界大战时卫星被敌方摧毁的极端情况下使用,所以未采用时尚的卫星制导。由于时至今日,俄罗斯的惯性导航技术仅能达到百米级精度,与世界先进水平差距甚大,因此9M723“伊斯坎德尔”M采用了惯导+光学末制导的复合制导模式。据俄方宣称,该弹的射击精度为此大幅度提升到了10米左右,最高甚至能达到2米的精度,能执行战术性质的精确打击任务。 不过,西方的光学末制导都是发射前输入目标数码相片,弹道末端由弹载计算机将光学导引头获得的图像与预存的目标数码相片进行比对。9M723“伊斯坎德尔”M的光学末制导也是同样的流程。但不同的是,由于苏俄相关技术落后,该弹在发射前要将目标正上方照片的胶片放入导引头中。由于地面部队根本无从获得目标正上方的照片胶片,故而9M723“伊斯坎德尔”M难以对地面部队实施实时火力支援。必须预先选定攻击目标,由侦察机或卫星在目标上空拍摄照片,再将照片胶片发给导弹发射部队以装订目标。这一套流程下来,最快也需要数小时,有时甚至需要几天准备时间。 由于9M723“伊斯坎德尔”M上的惯性导航系统精度差强人意,光学末制导使用起来又极其麻烦,因此它实际上是被俄军当作战略武器,主要用于打击北约军事基地等固定目标。不过,光学末制导导引头无法穿透云层,因此提前开机也没用。待弹头穿过距地面仅有数千米的云层后,由于距离地面太近,弹头速度又快,因此光学末制导很可能来不及控制导弹机动。不过,虽然技术框架老旧,制导系统使用时受限颇多,但9M723“伊斯坎德 尔”M整体上仍然属于“三代半” 战术弹道导弹,综合作战性能不容小觑。 国际上一般将纯粹意义上的弹道导弹归于第一代。第一代弹道导弹在火箭发动机工作停止以后,弹头完全按照最后确定的弹道飞行,并不利用大气层对弹头的轨迹进行改变。第二代弹道导弹在第一代基础上采用捷联惯导设计,射击精度得以大幅度提高。一些型号的第二代弹道导弹甚至能在再入大气过程中进行拉起减速,然后利用空气舵在下坠过程中调整自身轨迹,从而实现精确命中。这种在再入过程中利用大气减速,进行小幅度弹道变化,来提高导弹命中精度的技术,初具高超音速导弹的雏形,但与真 正的高超音速导弹相比还差得远。 第三代弹道导弹较第二代的再入速度更高,有些型号的导弹弹头拉起的仰角不小,以至于在大气层内可以打“水漂”,但它仍不属于高超音速导弹范畴。 与第二代、三代弹道导弹先飞出大气层,弹头在再入大气过程中拉起的做法不同,以9M723“伊斯坎德尔”M为代表的三代半弹道导弹的弹道被刻意压低,在达到50千米左右飞行高度后,导弹以极小的仰角继续加速飞行。由于 9M723“伊斯坎德尔”M导弹的弹体与弹头并不分离,因此其在进入下坠阶段后,通过尾舵将弹体拉起并形成一定的飞行迎角,弹体就会产生升力。不过,这个升力并不足以让导弹形成滑翔,而是直接将弹体再次抛到更高的空中,从而形成 “M”型弹道的第二个波峰。 这种“M”型弹道仅能在大气中进行一次弹跳,虽说弹道轨迹的变化范围与幅度不能与真正的高超音速导弹相提并论,尤其是严重缺乏横向机动变轨能力,但其突防能力却较第三代弹道导弹有了进一步提升。只不过由于其大部分弹道位于50千米这个平流层与中间层的交 界处,因此理论上仍然能被现役先进的反导拦截系统拦截。只不过拦截条件是否苛刻乃是各国的核心机密,外人不得而知。 “匕首”解析 综上所述,笔者认为,9M723“伊斯坎德尔”M仍然算不上是真正意义上的高超音速导弹。其实这一点从其弹体采用了双锥体轴对称设计而非乘波体构型就能看出来。 目前,只有乘波体构型的弹头能在临近空间内作大范围的高速可控机动。理论上,轴对称设计的弹体固然可以在大气层外高速飞行时,通过改变质心位置实施机动。但这种办法代价不菲,而成效却甚微。因为可实现的机动范围过小,故而在现役先进反导拦截系统面前显得无甚意义。当然,轴对称设计的弹体也可以像“潘兴”2导弹那样,在重入大气层后通过气动控制 实现范围较大的机动。但是,“潘兴”2导弹采用雷达末制导,要求导弹速度必须降低到3马赫以下。因此“潘兴”2导弹再入大气层时在40千米高度进入螺旋弹道,同时启动载弹雷达对地面目标实施成像扫瞄,导弹速度因此急剧降低,而且螺旋弹道较为固定,很容易被反导拦截系统算出未来轨迹及拦截弹的前置交汇点,其在当代技术条件下的突防能力堪忧。 9M723“伊斯坎德尔”M并不是高超音速导弹。那么由它发展而来的KH-47M2“匕首”又如何呢?从外观看,二者极为相似。只不过 KH-47M2“匕首”因为要由战机挂载,为降低飞行阻力而在弹尾加了一个圆台形的弹尾整流罩,整流罩上有一对固定翼面,与弹尾“X” 型安装的控制舵面错开了一定的安装角度。2018年,俄罗斯对外公布的资料称,Kh-47M2“匕首"空射 弹道导弹弹长7.8米,弹径0.95米,战斗部重500千克,全弹重4吨,最高飞行速度10马赫,最大射程超过2000千米,全程平均飞行速度6马赫,可由米格-31BM截击机搭载,未来还将完成与图-22M3“逆火”轰炸机的整合。当该弹由米格-31BM搭载时,载机以2.78马赫的速度高空高速接近目标,导弹脱离载机机腹挂架数秒后,先抛掉弹尾整流罩,再点火急速爬高,以10马赫极速冲出大气层。至弹道顶点后再以俯冲弹道冲入大气层,进入30千米高度后开始复杂机动,接近目标时进行跃升,最后俯冲攻击目标。 从设计细节看,KH-47M2“匕首”双锥度头锥长度约占整个全弹长的一半左右。其中,导弹圆锥形头部整流罩是可抛掉的。KH-47M2“匕首”头部装有弹载X波段雷达。由于雷达天线孔径过小,直径只有0.4米,其下视最远探测距离仅为60千米左右。而且依照俄罗斯机载火控雷达的水准判断,其抗地面/海面杂波干扰的能力不宜高估。其弹头锥侧面开有矩形天线窗口理论上可以在导弹处于“黑障区” 以外空域时接收各种实时信号,以更新飞行规划数据。 不过,以上只是俄罗斯方面的“自说自话”。从其过往称机载 “雪豹”E无源相控阵雷达能截获400千米以外目标,结果印度空军却抱怨压根就达不到,以及宣称 R-77最大射程达100千米,但客户实测后却发现即便是极端理想条件下该弹最大射程也较俄方宣传打了个对折,而且实际射程超过20千米后命中率便急剧下降等一系列事例看,必须要对俄方公开资料“具体问题具体分析”。 目前,尚无实证证明KH-47M2“匕首”已经整合到了图-22M3“逆火”超音速轰炸机上,因此可以认为米格-31BM是该弹当下唯一的载机。米格-31标称的最大速度2.83马赫,是在高空无外挂的“干净构型”下测出的极限数据。米格-31BM作为米格-31机群的中期升级型号,主要改进了机载雷达和火控系统,增加了空中受油装置,发动机也换成了推力稍大一些的D-30F6。但是,D-30F6本质上仍是一款仅具备上世纪60年代水平的低涵道比涡扇发动机,推重比低,油耗高,噪音大。按俄方说法,米格-31BM在机腹挂载1 枚体型硕大、重达4吨左右的KH-47M2“匕首”导弹还能飞到2.78马赫的速度,这是令人难以置信的。不过,米格-31BM将KH-47M2“匕首”导弹携行到高空释放,好歹赋予了其一个初速度,让该弹直接省却了最耗燃料的初始起飞阶段,有助于其增程。从地面起飞的弹道导弹射程超过1000千 米时,最高飞行速度就能超过10马赫。假定俄方数据真实,KH-47M2“匕首”导弹最高速度为10马赫,考虑到空基发射对其射程的助益,其最大射程会较1000千米有20%~30%的加成,但绝对达不到射程翻一倍的程度。因为该弹双锥体轴对称气动构型与控制手段均与9M723“伊斯坎德尔”M别无二致,所以其弹道中段与末端不可能与9M723“伊斯坎德尔”M迥异, 不可能像真正的高超音速导弹那样凭借乘波体构型产生的激波升力在临近空间高速滑翔并作复杂机动,而依旧只能打出“M”型弹道。换句话说,KH-47M2“匕首”导弹仍是一款必须要靠冲出大气层外才能实现 “跳跃滑翔”的三代半弹道导弹。 空基弹道导弹概念最早是由苏联在上世纪60年代提出来的。理论上,这种武器有发射阵位选择灵活、有利于提高导弹空防和生存能力的诸多优点。但是,弹道导弹想要打得准,除了必须拥有高精度制导系统外,精确测定发射点与目标的坐标位置及海拔高度至关重要。在测量自身准确位置方面,反倒是陆基弹道导弹(尤其是井基部署的弹道导弹)更具优势。像KH-47M2“匕首”这样被载机带到高空投放,自由下坠至发动机点火期间,导弹不可避免地会受到高空气流扰动影响,确定自身位置及保持一定姿态均困难重重,这都对提高射击精度很不利。 此外,俄方一再强调KH-47M2“匕首”导弹平均速度高达6马赫,对照同样采用雷达末制导,因而不得不在弹道末段极力降速的 “潘兴”2导弹,俄方很可能企图籍此掩饰“匕首”在弹道末段也不得不降速的事实。作为证据, 2018年3月,俄方曾公布了KH-47M2“匕首”导弹攻击水面舰艇的视频,画面出现了背景和弹体抖动不一致的奇怪现象。而且从画面判 断,导弹末速与常规自由落体炸弹差不太多。 形势窘迫 综上所述,KH-47M2“匕首”导弹性能并不像俄方宣传的那般强悍,笔者认为不是真正意义上的高超音速导弹。根据俄方说法,自2018年KH-47M2“匕首”导弹服役以来,俄罗斯空天军已经改装了2个米格-31BM截击机团,用于携带该型导弹对逼近俄罗斯近海的美国航母战斗群,以及北约重要指挥通讯枢纽、海空军基地等战略目标形成威慑。也就是说,KH-47M2“匕首”与米格-31BM截击机的组合,属于战略威慑性武器。说其是俄罗斯现阶段的“镇国之宝”或“定海神针”亦不为过。 但是,现如今俄方却动用这种战略威慑性武器对付乌克兰境内显然不属于战略目标的弹药库及燃料库,而且还不是按苏俄军事传统在开战首日使用,更没有形成密集突击,这又是为什么呢?如果说这是俄罗斯“杀鸡给猴看”,借此警告北约莫要“将手伸得太长”的话,那么上述乌克兰目标周边并未部署反导防御系统,俄方所称的所谓KH-47M2“匕首”导弹“无以伦比的突防能力”无从展现。而且据了解KH-47M2“匕首”导弹并未配备穿地弹头或子母弹头,对付弹药库、燃料库这样的目标效果并不理想,压根就起不到多少震慑效果。 自2014年俄罗斯收回克里米亚半岛以来,就一直遭到西方国家制裁,导致经济跌跌不休。现代军队建设是要靠雄厚的经济基础作为支撑的。进入新世纪后,俄罗斯虽然完成了一批苏联留下的“烂尾工程”,推出了一些基本技术架构还停留在苏联时代的所谓“新型武器”,其中也包括不少精确制导弹药,但吃紧的财政状况却导致俄军仅有少量采购用于“撑场面”,更多时候还得依靠苏联留下的老旧武器库存“过日子”。 2015年9月30日,俄罗斯公开宣布介入叙利亚战事后,外界就已经发现俄罗斯空天军在叙利亚战场上甚少使用新型精确制导弹药的问题。只不过由于叙利亚反对派武装无论是技战术水平还是武器装备均非常拉胯,无法与俄罗斯空天军形成真正意义上的对抗,俄军存在的一系列问题才没有在叙利亚境内 “爆雷”。 此次俄乌冲突,号称是俄军中战备程度最高的空降兵部队对安东诺夫机场的空降突击因配合脱节而失败,先锋连险些被对手“包饺子”;号称“新锐”的T-90A、T-72B3坦克在被俄军遗弃后,竟被人从这些坦克中找出了上世纪80年代初生产的、弹杆长径比仅为15左右“钢套弹”;作为进攻前奏的导弹纵深突击在开战首日也不过百枚左右规模,首轮突击后竟然间隔了近24小时才发起第二轮突击,而且突击规模与日俱减;对文尼察机场这样面积广阔的战略目标发起的远程突击,也不过仅仅使用了8枚导弹。别说摧毁了,连最起码的暂时瘫痪机场功能的最低目标都未能达到。诸如此类的事情还有很多,只能让人得出俄军此前对战事前景估计各过于乐观,战争准备严重不足的结论。 具体到俄罗斯实施“点穴”的主力兵器9M723“伊斯坎德尔”M弹道导弹,在克里米亚危机爆发前,俄军曾规划到2015年至少装备5个导弹旅。每个导弹旅下3个发射营,每个发射营装备9辆导弹发射车。加上1次发射备弹,每个齐装满员的导弹旅应装备108枚9M723“伊斯坎德尔”M。5个导弹旅应该拥有540枚该型导弹。但实际情况是,受经济拖累,时至今日俄军才勉强完成3个9M723“伊斯坎德尔”M导弹旅的换装。而且鉴于北约不断东扩的态势,俄军不得不将其中1个满员率最高的导弹旅部署到了加里宁格勒,对波兰境内的“爱国者”反导基地实施抵近威慑。因而在俄乌冲突中,俄军充其量仅能投入2个不满编的9M723“伊斯坎德尔”M导弹旅。经过近1个月的鏖战,这2个导弹旅是否还有能发射的库存导弹令人高度怀疑。 但工厂在这么短的时间内无力为俄军补充生产新导弹却是大概率事件。在这种情况下,俄罗斯空天军只好动用装备数量并不多的KH-47M2“匕首”导弹打击价值不高的目标,也就顺理成章了。说穿了,这也从一个侧面反映出俄军当前的窘迫。 |
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