国外高超声速飞行器及防御体系发展现状.pdf

第 6 卷 第 3 期2023 年 9 月空天防御AIR&SPACE DEFENSEVol.6，No.3Sept.，2023国外高超声速飞行器及防御体系发展现状刘双喜1，刘世俊2，李勇3，闫斌斌4，闫杰1（1.西北工业大学 无人系统技术研究院，陕西 西安710072；2.上海航天设备制造总厂有限公司，上海200245；3.上海机电工程研究所，上海201109；4.西北工业大学 航天学院，陕西 西安710072）摘要：随着作战模式和高超声速相关技术的变革更新，高超声速飞行器应运而生，其将成为未来战争中的重大威胁，势必将引发新的战术战法、军事理论的变革。本文系统性地梳理了各军事大国在高超声速飞行器研究领域的发展历程，介绍了现阶段高超声速飞行器防御体系装备情况，在此基础上从构建全领域信息网络、打造全方位拦截态势、完善全要素指控平台等方面给出了高超声速飞行器防御策略，以期为高超声速飞行器防御体系的建设提供参考依据。关键词：高超声速飞行器；防御作战；协同拦截；临近空间中图分类号：E 92 文献标志码：A 文章编号：2096-4641（2023）03-0039-13Current Developments in Foreign Hypersonic Vehicles and Defense SystemsLIU Shuangxi1，LIU Shijun2，LI Yong3，YAN Binbin4，YAN Jie1（1.Unmanned System Research Institute，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710072，Shaanxi，China；2.Shanghai Aerospace Equipment Manufacturer Co.，Ltd，Shanghai 200245，China；3.Shanghai Electro-Mechanical Engineering Institute，Shanghai 201109，China；4.School of Astronautics，Northwestern Polytechnical University，Xi an 710072，Shaanxi，China）Abstract:With the evolution of combat modes and advancements in hypersonic-related technologies,hypersonic vehicles have emerged as the major threat in future warfare.This will inevitably trigger new tactical strategies and military doctrines.This paper has provided a systematic review of the development of hypersonic vehicles from major military powers and introduced its current stage of equipment for defense systems.Based on the above analysis,this paper proposes three defending strategies against hypersonic vehicles,which includes building a comprehensive information network,creating an all-encompassing interception posture,and improving a full-factor command and control platform.These strategies contribute to the reference for the construction and development of hypersonic vehicle defense systems and are valuable to counter the growing threat posed by hypersonic vehicles in future warfare.Keywords:hypersonic vehicles；defensive operations；cooperative interception；near space0引言高超声速飞行器是指能够以高超声速（飞行速度超过5马赫）在临近空间持续飞行且能完成指定任务的飞行器。高超声速飞行器兼具了传统飞行器的各项性能优势1-2，具备优异的作战能力，并于2022年首收稿日期：2022-10-25；修订日期：2023-09-12基金项目：航空科学基金（20200001053005）；上海航天科技创新基金（SAST2020-004）作者简介：刘双喜（1995），男，博士研究生，主要研究方向为飞行器制导与控制。通信作者：闫斌斌（1980），男，博士，副教授，主要研究方向为飞行器制导与控制。空天防御第 6 卷次在俄乌冲突实战中亮相。与一般航空器相比，高超声速飞行器受到的阻力更小，飞行速度更快，可在较短时间内攻击数千公里外的目标；与弹道导弹相比，在高速运动状态下，高超声速飞行器仍有可观的动压，可以持续进行大范围的机动3。高超声速飞行器的出现打破了现有空天攻防的平衡，如何有效地防御高超声速飞行器是亟需研究的问题。1高超声速飞行器发展现状随着战争模式的变革和高超声速相关技术的发展，高超声速飞行器在军事和商业领域的应用潜力越来越明显4-5，成为抢占空中和空间战略优势的利器。各军事大国逐渐意识到了高超声速飞行器在未来空天攻防对抗中所能发挥的重要军事价值，纷纷加入到高超声速飞行器的研制竞赛中。1.1美国1949年2月24日，美国“Bumper研究计划”中研制的一款多级V-2火箭在白沙试验场发射升空，最大飞行速度达6.7马赫，创造了人类历史上第一个高超声速飞行器，首次实现真正意义上的高超声速飞行6。随后，美国就开启了X系列技术验证机的研究规划，相继取得了丰硕成果，为其在高超声速飞行器研究领域打下了牢固的基础7。图1为美国X系列技术验证机的发展历程。从研究时间来看，美国针对高超声速飞行器的研究可大致分为4个阶段。第1阶段为20世纪五六十年代，该阶段主要开展高超声速飞行器相关的基础理论研究，为后续各类型高超声速飞行器的试验验证提供技术保障；第2阶段为20世纪七八十年代，该阶段主要开展助推滑翔-再入式高超声速飞行器相关的技术研究；第3阶段为20世纪八九十年代，该阶段主要开展与吸气式高超声速飞行器相关的基础理论研究；第4阶段为21世纪至今，多种不同型号的高超声速飞行器研究都取得了丰硕成果。从研究对象来看，美国主要围绕空间轨道机动飞行器（空天飞机）、助推滑翔-再入式飞行器和吸气式高超声速飞行器开展相关研究8。1.1.1空间轨道机动飞行器空间轨道机动飞行器（图2）是一类以火箭发动机为自身动力，同时拥有进入近地运行轨道和再入大气层滑翔能力的飞行器，主要开展空天往返运载工作。为了推动吸气式发动机技术的研究，1954 年 7 月 19日，由美国国家航空航天局（National Aeronautics and 图1美国X系列技术验证机的发展历程Fig.1Development history of the X-series technology validation aircraft in the United States 40第 3 期刘双喜，等：国外高超声速飞行器及防御体系发展现状Space Administration，NASA）牵头，美国空军、海军和各地区航空公司一同合作开启X-15飞行器设备研究计划，旨在验证冲压作用发动机在48马赫飞行时的推力性能变化，并收集在高速飞行条件下对气动力、材料、飞行控制技术和人的生理情况产生的影响。在随后10年的研究中，X-15飞行器创造了6.72马赫飞行速度和108 km飞行高度的记录9，它的飞行试验几乎涵盖了高超声速相关技术的所有研究领域，并且为美国后来各项太空飞行计划和航天飞机的发展提供了极其宝贵的试验数据10。1957年10月24日，美国空军开展X-20飞行器研究计划，该飞行器首先以洲际弹道导弹的速度飞行到目标所在区域，然后像普通飞机一样滑翔到地面，它计划用于多种军事任务，包含高空侦察、太空救援、卫星保护等。然而，受制于高额的经费预算和令人怀疑的实用性，X-20飞行器研究规划在1963年12月10日被迫取消。现阶段，X-37B飞行器是美国空间轨道机动飞行器研究领域中的最新研究成果。该飞行器是美国继航天飞机之后，研制的第2种可以重复使用的航天器11，具备强大的轨道机动、变轨等能力，可以在1 h内对全球任何目标实施快速打击，现有防御系统很难威胁到它。截至2017年5月，X-37B飞行器共成功进行4次飞行试验，累计在轨飞行2 087天，并成功返回大气层11。上述各飞行器外形如图2所示。1.1.2助推滑翔-再入式飞行器助推滑翔-再入式飞行器通过火箭助推器将飞行器推进至大气层外，并飞行至最高点，等到助推器分离后，飞行器依靠气动升力，在靠近大气层边缘进行滑翔飞行，最终抵达目标上空。该种飞行器可以规避当前防御体系的中段拦截过程，很难被陆基预警雷达探测到，是目前最接近实际应用的高超声速飞行器。美 国 空 军 和 国 防 高 级 研 究 计 划 局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）推行的“猎鹰”研究计划曾经名声大噪。在“猎鹰”计划下，美军设计了HTV-2飞行器。该飞行器气动布局兼具了乘波体气动构型与升力体气动构型两者的优点13-14，飞行过程如图3所示。由于该飞行器的滑翔飞行时间较长，在2 h内可以飞行近1.7万km，相当于地球周长的一半，因此需要展开热防护、气动和控制的综合优化设计，其难度远超过普通的再入飞行器，在研制过程中困难重重。2010年4月和2011年8月，HTV-2飞行器先后两次飞行试验都以失败告终，导致“猎鹰”研究计划也随之“流产”15。图2美国典型空间轨道机动飞行器Fig.2Typical space orbital maneuvering vehicles in the United States 41空天防御第 6 卷随后，美国确立以陆军的“先进高超声速武器”（Advanced Hypersonic Weapon，AHW）研究计划为主要的高超声速飞行器技术发展方向，大力推进高超声速助推滑翔技术。如图4所示，AHW研究计划于2003年启动，并在2011年11月18日完成了首次飞行试验，属于美军联合发展的“常规快速全球打击”（Conventional Prompt Global Strike，CPGS）研究计划的关键组成部分，旨在丰富对中近程目标的快速打击能力。该飞行器一共采用了三级推进系统，第一级和第二级采用“北极星-A3”发动机，这两级发动机能够将其飞行速度助推到10马赫；第三级采用“S1-A”发动机，能将其最大飞行速度助推到14马赫。由于不需要进行变轨操作，因此，该飞行器在进入大气层后将直接对目标完成致命一击。AHW飞行器能够在35 min的飞行时间里飞行 6 000 km，精度圆概率误差小于10 m16。2018年10月，在AHW的研究基础上，美国国防部提出发展“通用型高超声速滑翔体”（Common Hypersonic Glide Body，CHGB）研究计划，未来形成陆、海、空基助推滑翔高超声速导弹。在国防部层面，美国国防部和各军种签署“高超声速助推滑翔技术开发及总体目标”备忘录，计划建立“常规快速打击通用高超声速滑翔体”（CPGS-CHGB）董事会，由美国陆军高层担任主席，负责协调、管理通用型高超声速滑翔体的开发，并在其牵引下，统筹发展各军种 CPGS项目。1.1.3吸气式高超声速飞行器吸气式高超声速飞行器采用吸气式超燃冲压发动机作为自身动力，主要应用场景为战术巡航导弹、察打一体无人飞行器和洲际快速运输飞机，因其快速到达的能力有望成为下一代航空运输主力，并为组合动力空天往返飞行器的发展提供支撑。20世纪60年代，美国便开始关注超燃冲压发动机和吸气式高超声速飞行技术。在 NASA 的支持下，Langley团队凭借“高超声速研究发动机”（Hypersonic Research Engine，HRE）研究计划，逐渐成为了超燃冲压研究领域的主力军。1976年，在没有实体发动机的情况下，X-15飞行器率先搭载HRE平台进行了飞行试验，但在飞行器飞行速度达到6.72马赫时发动机模型的头激波产生了严重的气动加热，造成模型发动机和挂架严重故障17-18。20 世纪 90 年代，美国发起的“国家空天飞机”（National Aerospace Plane，NASP）研究计划再次引发了超燃冲压发动机技术的研究高潮。该研究计划研制了两架单级入轨X-30组合动力空天飞机缩比模型，并在Langley团队的高温风洞进行了6.8马赫的模拟实验。然而，由于X-30多次修改方案后的成本问题，NASP研究计划于1994年中止19。NSAP研究计划中止后，相关研究人员普遍希望开展飞行试验，于是Langley团队联合Dryden中心提出了Hyper-X研究计划，研发了X-43A高超声速飞行器20，如图5所示。X-43A飞行器采用乘波体气动外形，以超燃冲压发动机为动力，设计速度可达 710 马赫。1996 年，X-43A 飞行器雏形诞生；1999 年，研制出X-43A飞行器飞行模拟器；2000年，X-43A飞行器进行地面试验。X-43A 飞行器一共进行了 3 次飞行试验。2001年6月第1次试飞，由于助推火箭失控导致飞行器坠毁。2004年3月第2次试飞，X-43A飞行器以6.83马赫在约28 km的高空持续飞行了11 s，然后滑翔飞行直至落入太平洋中。2004年11月第3次试飞，X-43飞行器在前期的冲刺以后，以 9.8马赫进行高超声速飞行，飞到距离地表 35 km 远的高空21-23。X-43A 飞行器的飞行试验成功地证明了超燃冲压发动机能够为吸气式高超声速飞行器提供动力来源24，标志着吸气式高超声速飞行器的发展进入到了新的里程碑。图3HTV-2飞行器飞行弹道Fig.3Ballistic trajectory of the HTV-2图4AHW飞行器外形Fig.4AHW vehicle shape schematic 42第 3 期刘双喜，等：国外高超声速飞行器及防御体系发展现状20 世纪 90 年代，美国开展“全球敏捷打击”（Prompt Global Strike，PGS）研究计划，目的是让美国未来能具有针对各类稍纵即逝的关键目标，在1 h甚至数分钟时间内对其进行快速响应，并利用高超声速武器实施致命打击的能力，由此X-51A飞行器应运而生，如图6所示。X-51A飞行器采用乘波体结构，以超然冲压发动机为动力来源，设计飞行速度为5马赫。X51-A飞行器需从B-52轰炸机上挂载发射，由固体火箭助推器加速到超声速，再使用超燃冲压发动机实现高超声速飞行25-26，其飞行剖面如图 7 所示。当前，X-51A共进行了4次飞行试验，其中2次因为发动机未能够正常工作而失败27。在X-51A飞行器研究计划结束后，美国DARPA开 始 实 行“高 超 声 速 吸 气 式 武 器”（Hypersonic Air-breathing Weapon Concept，HAWC）研究计划，致力于发展高超声速巡航导弹，能够实现以5马赫或更高的速度持续飞行28-29，如图 8 所示。HAWC 飞行器能够同时适应空基和海基发射平台，将成为空袭和海上打击的利器6。HAWC飞行器现已完成4次成功飞行试验。2021 年 9 月，HAWC 飞行器进行了首次飞行试验，完成了超燃冲压发动机点火与巡航飞行。2022 年 4 月，DARPA 宣布 B-52 轰炸机搭载HAWC样机进行了第2次飞行试验，在19.8 km高度以 5 马赫速度持续飞行了约 550 km。2022 年 7 月，HAWC 飞行器在点燃超燃冲压发动机后，在大气层内加速到 5 马赫，持续飞行约 560 km，顺利完成第 3次飞行试验30。2023年1月30日，HAWC飞行器完成了最后一次飞行试验，标志着美国吸气式高超声速飞行器概念计划的完结。DARPA 旨在通过该计划积累经验教训和收集试验数据，在名为“HAWC的更多机会”（MOHAWC）的后续计划下继续完善HAWC技术。图5X-43A飞行器Fig.5X-43A hypersonic vehicle图6X-51A飞行器Fig.6X-51A hypersonic vehicle图7X-51A飞行器飞行剖面Fig.7Flight profile of the X-51A hypersonic vehicle图8HAWC飞行器Fig.8HAWC hypersonic vehicle 43空天防御第 6 卷与此同时，美国近年也在关注包含超燃冲压发动机的组合动力高超声速飞行。2013年11月1日，美国 航空周刊 网站正式公布SR-72飞行器研究计划31，如图9所示。该飞行器采用涡喷发动机和超燃冲压发动机的组合体作为自身动力，涡喷发动机将飞行器加速到3马赫后，超燃冲压发动机开始工作继续加速到56 马赫。SR-72飞行器集情报采集、侦察、监督、打击等多功能于一身，计划于2030年左右正式服役32-33。从 军 种 部 署 来 看，美 国 国 会 研 究 服 务 局（Congressional Research Service，CRS）在 2021 年 10月 19 日发布的 高超音声速武器：背景和国会的问题（Hypersonic Weapons：Background and Issues for Congress）报告中提到，目前美国各军种主要开展了6个高超声速武器项目，如表1所示。美国三军在高超声速飞行器研究领域呈现出“遍地开花”的发展态势。1.2俄罗斯俄罗斯的高超声速飞行器研究计划可以追溯到20 世纪 80 年代，并且实力远强于当时的美国，然而伴随苏联解体和冷战的结束，其高超声速飞行器研究计划便放慢了速度31。21世纪以来，美国积极开展防空反导体系建设，对俄美局势产生威胁。随后，俄罗斯开始恢复高超声速飞行器的研制计划，重点研究携带战略核武器的有效载体，以突破防空反导体系和反舰武器36。总的来讲，俄罗斯的高超声速飞行器研制计划可以归纳如表 2 所示，典型代表如图10所示。值得一提的是，据俄罗斯卫星通讯社报道，俄军在2022年俄乌冲突中对乌克兰使用了3次“匕首”高超声速导弹。“匕首”高超声速导弹是俄军在乌克兰亮出的一大“杀器”。俄罗斯国防部曾表示，俄军在2022年3月18日和3月20日两度发射了“匕首”高超声速导弹，以摧毁在乌克兰的军事目标42。其中，3月18日，俄军使用“匕首”高超声速导弹打击乌克兰武装部队位于西部伊万诺 弗兰科夫斯克州的一个大型地下导弹和航空弹药库，这也是人类历史上第一次在实战中投入高超声速武器43-44。图9SR-72飞行器Fig.9SR-72 hypersonic vehicle表1美国各军种目前主要开展的高超声速飞行器项目Tab.1Currently major hypersonic vehicle projects in the US military branches军种海军陆军空军项目“超声速推进先进冲压发动机”项目（Supersonic Propulsion Enabled Advanced Ramjet,SPEAR）“中程常规快速打击”项目（Intermediate Range Conventional Prompt Strike,IRCPS）“远程高超声速武器”项目（Long Range Hypersonic Weapon,LRHW）“空射快速响应武器”项目（Air-Launched Rapid Response Weapon,ARRW）“高超声速攻击巡航导弹”项目（Hypersonic Attack Cruise Missile,HACM）“一次性吸气式高超声速多任务演示器”项目（Expendable Hypersonic Air-Breathing Multi-Mission Demonstrator,EHABMMD）（又称“Maythem”项目）特点计划2022年年底之前首次试飞适装F/A-18E/F等舰载战斗机佛吉尼亚级核潜艇发射马赫数大于8，射程大于3 660 km2028年具备初始作战能力34射程大于2 775 km战斗部是双锥体高超声速滑翔弹头2023年投入使用携带可分离弹头射程大于1 600 km2021年进行了3次飞行试验均失败352022年成功完成2次飞行试验2022年启动用于战术和远程飞机主要打击地面或水面目标兼具情报侦察和打击能力载荷舱进行模块化设计 44第 3 期刘双喜，等：国外高超声速飞行器及防御体系发展现状1.3其他国家1.3.1法国自20世纪90年代开始，法国专注于高超声速飞行器相关技术的研究，通过在欧盟内以及同俄罗斯进行有关项目合作45，积累了深厚的研究基础，先后开展了多项研究项目。1991年，法国成立了“高超声速试 验 计 划”（Programme dEssais Hypersoniques，PEH），旨在开发和测试各种高超声速技术。1998年，法国空军和国防部共同成立了“高超声速航空器项目”（Projet Aronef Hypersonique，PAH），旨在开发一种具有战术应用价值的高超声速飞行器。20世纪初期，法国在高超声速飞行器领域取得了一系列重要的突破。例如，法国航空航天工业在2001年成功地进行了一次全比例模型的高超声速飞行试验，并在 2005年成功地进行了一次飞行测试。此外，法国还成功地开发了“VECTEUR”高超声速飞行器原型机，并在2014年进行了一次试飞。法国在高超声速飞行器领域的其他研究计划如表3所示。1.3.2印度印度在高超声速飞行器上的技术支持主要来源于俄罗斯，就其目前的发展情况来看，在2025年之前基本不存在高超声速飞行器装备服役的情况，其主要研究计划如表4所示。印度典型高超声速飞行器设计情况如图11所示。鉴于当前国际形势，俄罗斯方面可能会持续对印度提供高超声速飞行器相关的技术支持。对于印度独立自主的研发道路来说，在高超声速飞行器方向上还有很长的路要走。表2俄罗斯高超声速飞行器研制计划Tab.2Development plans for hypersonic vehicles in Russia时间1980年至今1980年至今1990年至今2000年至今2000年至今2011年至今2018年至今项目“鹰”“先锋”“彩虹”“布拉莫斯”“匕首”“锆石”“小精灵”主要性能指标设计飞行速度大于6马赫飞行高度1540 km最大飞行速度超过20马赫可携带常规或核战斗部设计飞行速度2.56马赫飞行高度1530 km飞行速度可达7马赫可多平台进发射飞行速度可达10马赫射程约2 000 km飞行速度约58马赫射程约500 km最大飞行速度可达6马赫可携带常规或核战斗部成果及历史意义计划过于庞大，极具挑战性俄罗斯独资难以完成9可将弹道导弹与滑翔装置相结合可突破美国萨德反导系统37彩虹设计局牵头研发38德国多家公司共同参与由俄罗斯和印度联合研制2001年6月在印度首次试飞392018年搭载米格-31K列装402022年在俄乌冲突中实战应用2021年完成3次水面舰发射412022年8月批准批量生产减小了尺寸和质量，结构简化可增加弹药携带数量36图10俄罗斯典型高超声速飞行器Fig.10Typical hypersonic vehicles in Russia 45空天防御第 6 卷1.3.3英国20 世纪 50 年代，英国皇家航空研究院（Royal Aircraft Establishment，RAE）开始进行高超声速技术研究。在此期间，RAE主要集中对气动加热、湍流流动、失速和空气动力学等方面的研究。随后，英国开始在该领域进行更加系统和深入的研究，特别是在建立气动热隔热材料、设计可重复使用的高超声速飞行器和开发高温材料方面取得了重要进展。后来，英国开展冲压作用发动机相关技术论证。2002 年，英国QinetiQ公司在国防部的支持下开展SHYFE研究计划，旨在通过采用新型高温材料验证冲压发动机的最大 工 作 马 赫 数。在 此 基 础 上，英 国 反 应 发 动 机（Reaction Engines，RE）公司在与英国航天局和欧洲航天局的合作下，开展“佩刀”发动机研究计划，并在2021年顺利完成了核心部件的设计评审工作。2021年10月，RE公司对“佩刀”发动机的预冷器进行了测试实验，在0.05 s内成功将1 000 高温的气流冷却了下来。据悉，英国航天局将把“佩刀”发动机应用到太空飞机上，实现4 h内从英国伦敦到澳大利亚悉尼的太空飞行，并计划在2030年进行首次飞行试验46。1.3.4日本日本高超声速飞行器的发展历史可以追溯到20世纪60年代，先后成功地开发出了一系列先进的高超声速飞行器技术，包括高超声速热保护材料、高超声速燃料、超燃冲压发动机和高超声速武器等。日本在高超声速飞行器研究领域主要专注于航天发射系统所用的动力系统，并于20世纪90年代建成了超燃冲压发动机试验平台47。1971年，日本成功试飞了首架高超声速飞行器，标志着日本在高超声速飞行器领域取得了重大突破。随后，日本持续加大研发投入，不断推动高超声速飞行器相关技术发展。21 世纪初，日本制定了详细的吸气式高超声速飞行器发展蓝图，重点聚焦高超声速巡航飞行器和二级入轨空天飞行器的相关研究。2021年，日本持续推进高超声速导弹研究工作，并针对“高超声速巡航导表3法国高超声速飞行器研究计划概况Tab.3Overview of hypersonic vehicle research programs in France时间19921998年19972002年1999年至今2003年至今2014年至今研究计划PREPHAJAPHARPROMETHEELEAASN4G主要成果用于以氢燃料为主的超燃冲压发动机相关技术及试验验证基于PREPHA项目，进一步研究双模态超燃冲压发动机相关技术设计以碳氢燃料双模态超燃冲压发动机为动力的高超声速导弹开展一体化条件下超燃冲压发动机飞行试验空地巡航弹ASMP-A的衍生型号表4印度高超声速飞行器研究计划Tab.4Research programs on hypersonic vehicles in India时间2000年至今2000年至今2020年启用研究计划HSTDV布拉莫斯高超声速风洞主要成果及历史意义2019年6月首次试飞，成功验证了超燃冲压相关技术由印度和俄罗斯联合研制，设计最大飞行速度为8马赫可模拟 512马赫高超声速气流图 11印度典型高超声速飞行器Fig.11Typical hypersonic vehicles in India 46第 3 期刘双喜，等：国外高超声速飞行器及防御体系发展现状弹”（Hypersonic Cruise Missile，HCM）和“高速滑翔弹”（High-Speed Glide Missile，HSGM）两个研究计划的开展申请了2.186亿美元的研究经费，重点关注总体设计、火控技术、制导技术、推进技术等关键技术35。1.3.5朝鲜21世纪以来，随着工业能力的逐步恢复和重工业领域的蓬勃发展，朝鲜在导弹技术方面取得了显著成效，加速了高超声速飞行器的相关研究。结合公开报道来看，朝鲜高超声速飞行器研究计划可以追溯到2016年的“北极星”弹道导弹项目。此后，朝鲜逐渐明确了本国战略武器的发展路线：以高超声速飞行器研制为主，同时开展核潜艇、洲际导弹等相关战略性武器装备研制工作。如图12所示，仅在2021年10月至2022年1月期间，朝鲜成功完成了3次高超声速飞行器飞行试验，所有技术指标均已达到设计目标。据朝中社报道，这一系列研发项目对提高朝鲜的尖端国防科技力量意义重大，有助于增强朝鲜的自卫和威慑能力48。2高超声速飞行器防御体系发展现状现阶段的防御体系主要包括弹道导弹和中低空两大防御系统，已经基本具备防御常规低速或高速弱机动目标的拦截能力，典型防御系统的性能可归纳如表5所示1。高超声速飞行器能够凭借多种形式的发射平台、高超声速飞行和远程攻击等优势，给现阶段的防御体系带来了巨大的挑战。目前，针对高超声速飞行器防御体系相关的研究尚处于起步阶段。美国计划以现阶段一体化“弹道导弹防御体系”（Ballistic Missile Defence System，BMDS）为基础，采用迭代升级和创新发展有机结合的模式完善高超声速飞行器防御体系，构建天基、空基、地基一体化的高超声速防御体系。从拦截系统类型的角度来看，美国现阶段的高超声速飞行器防御体系大致可分为3个层次。2.1升级现有防御系统能力2.1.1“增程型萨德”（THAAD-Extended Range，THAAD-ER）系统如图13所示，原始THAAD系统是一种可机动部署的末段高层导弹防御系统，最初设计用来防御射程大于600 km的近程和3 000 km以内的中程弹道导弹。美国自从退出 反弹道导弹条约 后，便开始着手改进THAAD系统。2014年年初，美国洛马公司开始对THAAD系统改进型THAAD增程型（THAAD-ER）进行研究。THAAD-ER系统助推器由一级变为两级，极大地增加了助推时间和关机速度。防御射击时采用倾斜发射方式，一、二级助推器均可进行推力矢量控制，导引头采用侧窗探测的方式49-50。此外，相比于原始THAAD 系统，THAAD-ER 系统的射程增加了三倍图12朝鲜高超声速飞行器发射情况Fig.12North Korea hypersonic vehicle launch表5典型拦截系统性能参数Tab.5Typical performance parameters of interception systems防御系统NCADETHAAD标准-6S-300S-400PAC-3海拉姆拦截范围/km150300370250400401009拦截高度/km150401803325303020305导引头类型红外红外雷达雷达雷达雷达红外 47空天防御第 6 卷以上，拦截区域增加了912倍，已具备对抗高超声速飞行器的潜在可能。2.1.2“标准-6”（Standard Missile-6，SM-6）导弹2021 年 6 月 16 日，美 国 导 弹 防 御 局（Missile Defense Agency，MDA）发布高超声速飞行器防御作战构想，宣布将基于SM-6导弹来应对助推滑翔-再入式高超声速飞行器的威胁。2019 年，在 SM-6 IA 导弹的基础上，美国海军开始研制SM-6 Block IB导弹。相比于 SM-6 IA 导弹，SM-6 Block IB 导弹采用原有导引头和战斗部，配备SM-3 A导弹上的毫米发动机，飞行速度可达到高超声速水平，用于高超声速飞行器防御。公开资料显示，美国海军近年来对SM-6 Block IB导弹的经费预算连年攀升，并计划在2021财年进入低速试生产阶段，2023 财年达到初始作战能力51。2.2推进空基激光拦截手段为了应对俄高超声速飞行器迅猛发展的态势，2016年4月，MDA提出使用机载激光武器开展高超声速飞行器防御研究，通过研究二极管泵浦碱金属激光系统（Diode Pumped Alkali Laser Systems，DPALS）和光纤合成激光器（Fiber Composited Laser，FCL）两项高能激光技术，从中确定一种最优方案进行助推段防御系统研制。MDA于2022年生产一部激光武器，计划在2025年应用于无人机上，开展激光武器助推段拦截飞行试验51。2.3布局新型体系防御武器2.3.1“滑翔破坏者”（Glide Breaker，GB）项目2018年9月7日，DARPA首次公布了“滑翔破坏者”（GB）项目概念图，如图14所示。GB项目将研究一个或多个防御系统所需的各种“组件技术”，从根本上降低硬杀伤系统的开发和集成风险，以击落快速飞行的高超声速武器52。2021年5月8日，在GB项目的牵引下，DARPA启动“推进系统用增材制造铼”创新研究项目，研制适用于高温、高压工况的铼部件，服务于推进系统。2023年9月11日，波音公司表示获得DARPA关于GB项目的第二阶段研制合同，旨在通过风洞和飞行试验，研究转向和姿态控制系统与高超声速射流之间的相互影响。2.3.2“滑翔段拦截弹”（Glide Phase Interceptor，GPI）项目2021 年 2 月，MDA 提出“滑翔段拦截弹”（GPI）项目，旨在加速形成滑翔段反高超声速飞行器的能图14“滑翔破坏者”项目概念图Fig.14Concept map of“GB”图13THAAD系统拦截弹外形参数Fig.13Exterior parameters of interceptor in THAAD system 48第 3 期刘双喜，等：国外高超声速飞行器及防御体系发展现状力。该项目计划采用动能毁伤方式，能够以高超声速飞行速度飞到距离地面70 km的高度，制导方式采用卫星制导和传感器制导相结合的方式，未来将会整合到SM-6系列导弹中，计划部署到搭载“宙斯盾”系统的战舰。MDA在概念情景中的高超声速防御能力构建如图15所示。3高超声速飞行器防御策略展望高超声速飞行器飞行距离远、横跨空域广、侧向机动能力强，凭借其得天独厚的性能优势对现有的防御体系装备造成了巨大的威胁。为了有效地防御高超声速飞行器，必须构建立体化的防御网络，实现提前发现、精准探测、精确打击。3.1构建全领域信息网络虽然高超声速飞行器的飞行速度快，作战空域广，但是在不同飞行阶段，其自身的雷达散射和红外辐射特性明显，且存在一定差异。因此，通过联合空基、天基、地基、海基等多个平台，构建全领域信息网络，可以分层次地对高超声速飞行器实现预警、探测、跟踪，有效地改善防御作战的反应时间和响应速度，提升战场环境的“柔韧性”。3.2打造全方位拦截态势空基拦截方式具有得天独厚的优势，能够有效地弥补地基拦截系统和海基拦截系统的不足，形成由远及近的多层次拦截体系，作为整个高超声速飞行器防御体系建设的重要组成部分。因此，掌握了制空权，就等于掌握了防御作战的主动权。随着精确制导技术的不断发展，协同制导受到了国内外学者的广泛关注。协同制导可以使导弹编队组成一个信息共享、功能互补的作战编队53-55，对目标实现多层次、全方位、立体化的打击，使每个作战单元发挥出1+12的作战效果。由空基发射的空空导弹是打击目标、夺取制空权的重要利器。空基拦截系统具有灵活、研发成本低、部署方便、远程拦截和快速响应等优势56。因此，对传统空空导弹进行升级更新，结合协同制导策略，利用空空导弹编队群对高超声速飞行器实施全方位拦截是一个低风险、高收益的可行之策。3.3完善全要素指控平台高超声速飞行器极大地压缩了作战空间和作战时间，将战场环境推进到以“秒”计数的时代，因此，需要确保防御作战和指挥控制做到“同频共振”，这就要求完善全要素指控平台。指挥控制系统需要利用高性能计算资源，具备网络化信息处理能力，拥有各平台信息融合机制，实现战场态势和指挥控制系统的实时互联互通，确保防御作战的高效性、自主性、准确性、灵活性，从而实现对高超声速飞行器的一体化、全方位、精细化防御。4结束语当前，各军事强国都相继在高超声速飞行器领域取得了一定的研制进展，高超声速飞行器的出现和快速发展，打破了现有攻防体系的平衡点，也将迫使现有防御系统的作战任务、作战空间及作战样式进行革命性的变化。现阶段，高超声速飞行器防御体系建设尚处于起步阶段，相关技术发展还有很大的不确定性。综合