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美苏/俄超音速巡航导弹技术的较量

2014-06-18汤怀宇

兵器知识 2014年4期
关键词:超音速冲压巡航导弹

汤怀宇

近年来,超音速巡航导弹技术发展迅猛,包括日本、韩国和台湾等国家和地区都研制了相关型号,甚至开始了超音速巡航导弹技术的竞赛。实际上类似的竞赛从上个世纪50年代开始,就贯穿于整个美苏冷战时期,直到今天两国也未放弃在该领域的竞争。今天来看,美苏在超音速巡航导弹领域的竞赛经历了多轮较量,不但体现了美苏不同军事战略需求,也是美苏军事技术和国家综合实力的直接写照。

俄罗斯从20世纪50年代初开始研制超音速巡航导弹至今,共研发了四代20余种型号。每次更新换代均追求更轻、更远、更快、更准,以及结构外型的通用化和系列化。而美国虽成功研发、改进了多种超音速巡航导弹,但基本没有实际装备,只是在不同的时期制定了不同的发展计划,开展相应研究工作,储备了雄厚的技术基础。总的来看,美苏/俄超音速巡航导弹经历了以下几轮技术较量。

第一轮较量:跨越音速的竞赛(20世纪50-60年代)

自从1913年法国人最早提出冲压发动机概念以来,已经一个世纪。它为后来超音速飞行器的研究提提供了理论基础。1947年10月10日,美国制造的X-1飞行器首次突破了音障,实现了超音速飞行,这是航空航天史上的一个飞跃。1949年4月21日,法国设计的世界上第一个由冲压发动机推进的有人驾驶飞行器从运输机上起飞,开创了冲压发动机应用的新纪元。在这些技术基础上,美苏几乎同时开始了超音速导弹的开发工作。由于当时主要为掌握这一跨音速吸气式导弹技术,因此其武器化并不是十分成功。

苏联从20世纪50年代初开始研制超音速导弹,60年代开始装备部队。这时的超音速导弹采用涡喷发动机或液体火箭发动机作动力装置,均携带核弹头,用于打击大型水面舰、航母编队和沿海城市,主要缺点是质量大、精度低、突防能力弱。代表型号有AS-2/Kh-10、AS-3/Kh-20、AS-4/Kh-22、SS-N-3A/P-6等。这些导弹只能算是核武器投送载具,利用大威力弹头,回避了精确制导等巡航导弹核心技术。而美国在二战后开始制定“大黄蜂”计划,研制以冲压发动机推进的超音速舰空导弹“黄铜骑士”,后因冲压发动机技术不过关放弃计划,转而研制固体火箭发动机推进的“小猎犬”、“鞑靼人”舰空导弹。

虽然利用舰空导弹使美国掌握了超音速导弹技术,但这时并没有实质性的超音速巡航导弹计划。应该说,在超音速巡航导弹技术方面,俄罗斯在第一轮较量中拔得了头筹,但其与现代超音速巡航导弹的技术要求还有较大差距。

第二轮较量:打击航母的比赛(20世纪60-70年代)

进入上个世纪60年代,超音速巡航导弹再次成为美苏技术竞赛的领域。此次较量源于苏联的反航母战略。这一时期,美国开始推行全球航母战略,大力发展海上航母编队,而苏联对此不屑一顾,认为航母不过就是各种反舰导弹的超级靶标。这一方面遏制了苏联的航母发展,直到1975年“基辅”级服役才开始拥有航母,而且其航母规模始终较小,在其军事战略中也被定位为重型巡洋舰或直升机航母;另一方面则推进了超音速反舰导弹的开发。1966年,苏联SA-6(2K-12)地空导弹服役,采用固体冲压组合发动机,成功地将固体助推器放在冲压发动机燃烧室内。这一先进的设计思想后来一直采用,并为这一时期超音速巡航导弹技术的发展奠定了基础。苏联在这一时期大力发展以航母为作战对象的各种反舰导弹,于20世纪60-70年代开始研制采用固体火箭发动机或整体式火箭冲压发动机的超音速巡航导弹,飞行速度大幅提升,命中精度和突防能力有所提高,而且系列化、通用化发展趋势明显,是目前俄罗斯的主要现役武器。代表型号有AS-17/X-31、SS-N-22/3M80等。其中大家最熟悉的是SS-N-22“白蛉”导弹,于1973年由彩虹设计局研制,编号3M80,西方称之为“日炙”,是世界上第一种具有实战能力的中程超音速反舰导弹。

根据冷战时期以技术优势战胜敌方数量优势的军事思想,美国针对苏联超音速导弹的蓬勃发展,不惜斥巨资展开技术竞争。整体式火箭冲压发动机概念提出后,美国海军和空军便大力开展这种先进推进系统的研究,力图率先将该推进系统应用在超音速导弹上。美军20世纪70代启动了“先进战略空射导弹”(ASALM)研制计划,该弹用于取代AGM-69“斯拉姆”(SRAM)近程空地导弹。最初旨在从防区外打击机场、防空阵地,用于防空压制,打击苏联预警机、远程干扰机和远程导弹发射飞机。1968年提出设想,1975年开始研制,计划1988年服役。但由于技术难以突破和预算严重超支,不得不于1981年撤消计划。但美国后来在ASALM导弹基础上研制了AQM-127“斯拉特”超音速低空靶弹:一方面以此延续超音速巡航导弹技术,另一方面模拟苏联同类武器,完善美国的防御系统。

可以说,苏联在这一轮的较量中完胜美国,至此美苏反舰导弹发展开始分道扬镳:美国致力于其更擅长的亚音速巡航导弹,苏联则在超音速巡航导弹的道路上越走越远。

第三轮较量:没有对手的对抗(上个世纪80-90年代)

进入上个世纪80年代,苏联反舰导弹全面进入超音速巡航时代,这一时期美国致力于“战斧”和“鱼叉”等亚音速导弹的开发与改进,基本放弃了与苏联在这一领域的竞争。苏联在这一时期开发了“宝石”、“俱乐部”等一大批性能卓越的超音速反舰导弹。其中,“宝石”是1983年由机器制造科研生产联合体研制,编号为3M55E,西方给其编号为SS-N-26,拥有舰载型、岸基型和空射型(Kh-61)3种型号。其飞行速度达到了2.5倍音速,动力装置采用了苏/俄独有的内含可脱落助推器和常规液体燃料组合的冲压发动机,实现了固体火箭发动机与冲压喷气发动机的巧妙结合。导弹发射后,安装在导弹燃烧室内的固体燃料火箭助推器开始工作,将导弹加速至冲压发动机的工作速度——马赫数2时,燃烧完的助推器停止工作,并借助迎面的气流自动脱离弹体。此时液体冲压发动机开始工作,导弹以马赫数2.5的速度继续飞行。另一种经典武器就是大名鼎鼎的“俱乐部”导弹,苏联革新家设计局于1985年开始研制的产品,代号为3M54E,西方编号为SS-N-27。该弹采用亚超结合的3级动力系统,包括固体燃料助推级、亚音速涡喷发动机巡航级和火箭发动机突防级。巡航级涡喷发动机使导弹以马赫数0.6-0.8的速度飞行,突防级火箭发动机可以使导弹以马赫数3的速度快速攻击目标。这一阶段可以说是苏联超音速巡航导弹发展最为辉煌的时期,这些武器技术至今仍占据着超音速巡航导弹技术的领先地位,成为经典。但令人扼腕的是,20世纪90年代初苏联解体后,俄罗斯国民经济陷入低谷,苏联时期在研的许多重大军事项目纷纷下马,先进的超音速巡航导弹计划基本都被迫中止,有些甚至成为绝响。endprint

这一阶段的前十年可以说是苏联人的十年,美国人甚至放弃了在该领域与其竞争。但在苏联解体后的十年,俄罗斯几乎偃旗息鼓,按捺不住的美国人开始跃跃欲试,使这一阶段的美苏/俄超音速巡航导弹竞争注定成为双方没有对手的竞赛。海湾战争中,美国海军的BGM-109“战斧”亚音速巡航导弹大行其道,但其因飞行速度低、价格昂贵而饱受诟病,因此美国海军1995年试图发展一种新型低成本超音速巡航导弹取而代之,并从1997年开始列支研发预算。但后来由于“快鹰”(Fast-Hawk)项目,美国海军放弃了该计划。20世纪90年代初,美国国防部在获悉俄罗斯正在发展多型超音速巡航导弹后,着手实施多个预研项目,力图尽快发展能与苏联导弹媲美的新型超音速导弹。1997年,美国海军授予波音公司低成本导弹系统先期技术验证(ATD)计划,命名为“快鹰”,旨在研制一种具有马赫数4突防速度的对陆攻击巡航导弹,以弥补“战斧”的速度缺陷。但由于技术门槛相对较高且研制成本日益增加,美国海军在一年多后被迫终止了这个项目,随后转向寻求更具有发展潜力、更加成熟的技术方案。

这一轮较量虽然苏联领先,但其继承人俄罗斯却由于经济问题不得不放弃了比赛,这导致俄罗斯虽然掌握技术更先进,但其最终处于停滞状态,给了美国人后来赶上的机会。应该说,本轮较量各有胜出。

第四轮:市场的比拼(21世纪初)

进入本世纪初,俄罗斯经济随着能源出口的旺盛而得到逐渐复苏,于是俄罗斯人迫不及待地开始了被遗忘已久的超音速巡航导弹的开发。俄罗斯首先恢复的是上一轮较量中停滞的“宝石”导弹。为了尽早恢复“宝石”导弹计划,俄罗斯与对外采购热情高涨的印度合作,在1998年联合注册了印俄合资企业布拉莫斯航空航天合资公司,以俄罗斯宝石(SS-N-26)反舰导弹为基础研制“布拉莫斯”(PJ-10)超音速巡航导弹。布拉莫斯航空航天合资公司由印度下属20家军工企业和俄罗斯10家军工企业组成,俄方负责导弹的研制与生产,印方负责制导系统。“布拉莫斯”飞行速度为马赫数2.5-2.8,用于反舰和对陆攻击。推进装置为两级整体式火箭冲压发动机,装在主发动机的燃烧室内的第一级固体火箭助推器将导弹加速到约马赫数2,然后液体冲压发动机点火,将导弹进一步加速到最大速度,并在巡航段保持这一速度。虽然俄罗斯与印度共同来完成导弹的设计和生产,但是在最为关键的制导系统上两国都有自己的考虑。对于俄罗斯来讲,先进的制导技术不能轻易出口,否则就会失去其多年来的技术优势。目前,“布拉莫斯”已经衍生出多种型号,并装备印度部队。“布拉莫斯”可以说是“宝石”导弹借尸还魂之作。与此同时发展的还有同样以“宝石”技术为基础的俄著名的岸基反舰导弹“堡垒”(又称“棱堡”),目前该弹已经出口越南。

进入新世纪后,美国再次提出占领超音速和高超音速技术领域技术优势的口号。2001年,美国国防部与NASA为了保持本国的航空航天领先地位,联合提出了国家航空航天倡议(NAI)计划,为发展具有军事潜力的超音速,高超音速技术提供了可靠的经费支持。同年,美国宣布实施超音速巡航导弹研制计划,这种超音速巡航导弹称作“联合超音速巡航导弹”(JSS-CM),用以对付时敏目标,如航母与复杂防空系统、弹道导弹机动发射架、深埋目标及加固战略目标。JSSCM以固体火箭为助推器,以液体冲压发动机为动力,飞行速度为马赫数3.0-4.0。虽然美国过去在这方面已进行许多研究,但发展整体式火箭冲压发动机推进的远程超音速巡航导弹还是第一次。JSSCM项目原计划从2002财年开始实施分两阶段为期三年的研究工作,但2002年末,美国国防部提出了一项新计划——防区外高速反扩散选项(SHOC)导弹计划,用以替代JSSCM计划。二者基本相同,只是SHOC导弹射程更远,达1110千米。但SHOC计划经费未得到美国国会批准,于2004财年被放弃。

这一轮较量中,虽然美国提出的技术方案更先进,但俄罗斯仅凭冷战时期遗留的技术遗产,就轻易占据了超音速巡航导弹的国家市场,可以说重装上阵,使得美国颜面尽失。

第五轮:没有结局的比赛(未来发展)

从目前情况看,虽然俄罗斯将主要精力投入到了高超音速导弹的开发上,近期并没有公布新的超音速巡航导弹发展计划,但有消息称,其正在恢复和装备苏联时代尘封近30年之久的“陨星”导弹。这是俄罗斯目前正在研制的一种新型超音速空射巡航导弹,编号为3M25。该计划实际在1976年就已启动,由俄罗斯切洛梅设计局在AS-19(Kh-90)基础上继续开发。2007年莫斯科航展上首次出现“陨星”空射战略巡航导弹。该弹采用液体涡喷发动机,采用一种等离子场生成系统,可降低导弹在高空飞行时的雷达散射截面。动力装置工作时间为33秒,在22-24千米高度时速度为马赫数2.5-3.0,不安装助推器。有消息称,迄今为止,图-160轰炸机已发射了大约20枚“陨星”导弹,不过目前并没有该导弹装备部队的相关报道,估计是受到美俄两国于1988年制定的中程核力量条约的限制。

随着美国国防战略的调整,美国国防部出台了“联合作战介入”及“空海一体战”概念,在这一概念支持下,DARPA与美国海军制订了联合研制新一代高性能远程超音速反舰导弹LRASM-B的计划。LRASM-B导弹隶属于LRASM项目。LRASM项目的两个方案分别为:LRASM-A亚音速隐身导弹和LRASM-B超音速高机动型导弹。LRASM项目于2008年讨论并发布主要代理公告,2009年正式启动,预计2013年对导弹服役时间进行评估。LRASM-B方案采用整体式冲压发动机,飞行速度可能为马赫数3.5-4.5,其需要解决冲压发动机及其与整体外形的气动匹配等问题。虽然LRASM-B导弹的研制工作于2012年年初被叫停,但相关超音速导弹技术工作仍在进行之中。

看来美国仍没有放弃“纸上谈兵”的技术储备技术发展路线,而俄罗斯的超音速导弹计划有望借助合资和出口方式,恢复上个世纪80年代的全面繁荣。因此在未来可以预见的一段时期内,俄罗斯有可能再次重现苏联时期的辉煌,重新占据超音速巡航导弹技术的优势地位。endprint

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