高超音速武器的中间断层:美国空军为何需要空射弹道导弹
作者:Air-Power
美国空军的空射高速打击武器组合存在结构性问题。当前的路线图两极分化,只有两种昂贵且精密的选项:一端是AGM-183A“空射快速响应武器”(ARRW),这是一种精密的助推-滑翔系统,利用高冲量助推器将高度机动、高升阻比的高超音速滑翔飞行器(HGV)送入弹道;另一端是“高超音速攻击巡航导弹”(HACM),由源自国防高级研究计划局(DARPA)“高超音速吸气式武器概念”(HAWC)项目的第三代超燃冲压发动机提供动力。两个平台搭载的战斗部质量都有限。根据生产数量和库存目标,每枚弹药的成本在500万到1300万美元之间。在它们之间或之下,没有任何填补空白的选择。
这一武器组合的缺口是真实存在的。目前没有一种成本更低的空射选项,能够以牺牲ARRW和HACM固有的突防生存能力为代价,来换取单弹的可负担性和规模化生产。ARRW末段的高超音速滑翔飞行器机动能力和HACM的低空超燃冲压巡航剖面,都是为了对抗现代一体化防空系统而换取生存力,但两者都因单弹成本高昂而限制了库存规模的增长。去除助推-滑翔的复杂结构,就能让空军填补“防区内攻击武器”(SiAW)等短程战术打击武器与位于武器序列顶端的精密高超音速系统之间的作战空间。
美国空军2027财年预算显示出朝这一方向发展的动向。在2027财年研究、发展、试验与鉴定(RDT&E)预算申请中,一项新的“空射弹道导弹”(ALBM)项目被嵌套在ARRW的项目条线内,这表明军方已经看到了这一缺口。空军最终会选择何种具体架构尚无定论。本文提出的论证很直接:将ARRW供应链中已有的、具备生产代表性的25英寸直径固体火箭发动机,改型用作单级空射弹道导弹的助推器。
🔹高空空射的运动学优势
像ATACMS和“精确打击导弹”(PrSM)这样的陆基弹道导弹,需消耗相当大一部分固体推进剂冲量,仅仅用于克服静态惯性,并从静止状态挣脱稠密低层大气的阻力。空射改变了能量分配方式。在35,000英尺高度、0.75马赫速度下投放一枚长232英寸、直径25.9英寸的固体火箭发动机,由于已具备初始速度,燃烧在大部分阻力之上开始。
将源自“战术助推滑翔”(TBG)项目的高超音速滑翔飞行器从ARRW整体结构中剥离后,这种概念型ALBM的总重量将从5,000磅以上的ARRW级别降下来。这使得围绕F-15E/EX及F-35A等战术战斗机外挂武器的外挂限制进行适配变得更加容易,从而将发射平台远远拓展至目前挂载ARRW的重型轰炸机机队之外。
🔹解决战斗部载荷惩罚:恢复重型整体式打击威力
助推-滑翔飞行器和超燃冲压发动机,都是以牺牲战斗部质量为代价来换取其飞行包线。超燃冲压发动机的体积限制和高超音速滑翔飞行器内部空腔,将战斗部重量挤压至150磅级别。这种战斗部尺寸足以对付软目标和地面雷达,但缺乏摧毁加固目标或承担可靠反舰任务所需的强杀伤质量。
直径25.9英寸的弹道导弹弹体不存在这个问题。连续平滑的外模线在火箭发动机前方提供了充裕的内部装载空间,足以携带一枚500磅级的整体式爆破杀伤或深侵彻战斗部,并且战斗部家族还有空间容纳子母弹或聚能装药等变型。这使一种能在威胁一体化防空系统防御圈外发射的武器,具备了与陆基ATACMS相当的毁伤质量。
动能与速度的平方成正比。与现役空射高超音速系统上150磅级的战斗部相比,500磅的硬化钢制侵彻体以高马赫数命中目标,在成坑效应和地下超压方面将带来质的飞跃。可打击的目标集由此大为拓展:加固飞机掩体、海上水面作战舰艇和加固弹药库。
🔹工业通用性与供应链
ALBM最有力的论据来自工业层面。从零开始建立一个全新的武器系统,会带来财政风险、工装延误和脆弱的低速率供应链。HACM项目虽然技术先进,但依赖专业化的超燃冲压发动机制造基础,包括高温燃烧室材料和主动冷却燃料喷射系统,这些都无法快速扩展以满足战区的大规模需求。
ALBM绕开了这一问题,它保持了与现有ARRW架构的外模线通用性。它采用相同的232英寸长、25.9英寸直径的外廓,这一外廓已在B-52H轰炸机上通过了结构挂载验证、颤振边界测试和电气脐带集成。4,500磅级别的总重,除轰炸机外,还允许在F-15E“攻击鹰”和F-35A等战术战斗机上进行外挂集成。
利用现有的ARRW固体火箭发动机供应链,再搭配标准化的GPS/惯导组件,单件采购成本预计可降至300万至400万美元。相比之下,HACM约为500万美元,而完整的助推-滑翔构型ARRW则超过1000万美元。由此带来的是一种可依托现有装配线进行持续高速量产的武器,作战射程在850至1000海里区间。ALBM还可以借鉴美国陆军“陆基反舰导弹”(LBASM)项目,在弹体上集成反舰导引头,从而拓展海上打击任务。
🔹武器组合整合:高低搭配的战区混编
一个均衡的打击架构需要高低搭配的作战组合。ALBM处于低端。ARRW和HACM仍位居顶端,专门用于打击那些设防最严密、时间窗口紧的高价值固定、可移动或机动目标,这些目标需要依靠不可预测的低空横向机动来规避预警雷达和高端一体化防空系统。
将价值数百万美元的超燃冲压或助推-滑翔武器用于打击固定基础设施、补给节点或加固点目标,是对有限战区库存的低效使用。ALBM是能够大量使用的“主战武器”,弥合了战术炮兵与顶端精密高超音速系统之间的断层。850至1000海里的防区外发射距离,也能让载机停留在大多数威胁防空圈之外,将生存力负担从武器末段转移到发射剖面提供的射程上。它为指挥官提供了一种对固定目标群实施快速、纵深常规打击的工具,同时将那些精品系统保留给真正需要的任务。
选取正在生产的高超音速项目中最成熟的部件——ARRW的固体火箭发动机,并剥离其复杂昂贵的额外结构,就能产生一种价格可负担的空射弹道打击武器,且规模能够满足战区的实际需要。这一论点的工业依据与作战依据同等重要。空军已手握弹体方案。问题只在于是否将其规模化生产。
