高超聲速導彈攔截的課題擺上桌面,美帝的新思路來看一下

穿過大海來摸魚 2024-04-22 18:44:09

美國新一代潛艇推進系統進展飛快,連高超聲速導彈都追不上

美國高超聲速武器項目轉變風向,piao到挂壁的主管送出致命一擊

伊朗和以色列的導彈攻防大戰雖然作秀的成分多,但在實戰中暴露出的問題卻不少,比如高超彈的防禦問題,估計連老美看了都在冒冷汗!

伊朗一家國營電視台在社交媒體上發文稱:伊朗向以色列發射的所有高超音速導彈均突破了以色列的防空體系,並精確命中目標。一位美國軍事專家預估,這次伊朗在這場激烈的攻防戰中至少動用了7枚高超音速導彈。

衆所周知,由于主客觀原因,以色列在防空防導上下的本一點不比大國少,而這次光它一家的攔截行動花費就達到了40億至50億新謝克爾,即10.6億至13.3億美元!土豪的氣息撲面而來,以色列國防軍參謀長前財務顧問阿彌諾奇在接受英國媒體采訪時表示:一枚“箭式”防空導彈的成本爲350萬美元,一枚“大衛投石索”導彈的成本造價爲100萬美元!

美國HGV預警時間比較

即使花了這麽多的馬內,面對高超依然捉襟見肘,伊朗的“法塔赫”導彈理論上可以在7分鍾內到達以色列境內的目標,現有預警探測體系下,目標的連續穩定跟蹤時間小于7 min,這極大地壓縮了反應時間,增加了決策難度。這次是在伊朗提前打招呼的情況下實施攔截作戰,占盡了天時地利,伊朗的那二踢腳要是按照兔子家的標准壓根就不算高超,你說老美看到這成績慌不慌!相對開發高超聲速武器來說,老美的更願意將重心放到反導防禦上,現在提到高超就心累,大哥的臉還是要留點的。根據美國人的計算,這些武器在最後幾十秒的飛行階段,速度會降到6-8馬赫左右,這已經在現有的終端防禦攔截器的攔截範圍內。高超音速武器與其他導彈的區別在于,它們能夠在大氣層中保持較高速度並靈活變軌,這對現有防空體系構成了巨大挑戰。

對于防禦系統的深耕老美頗有心得的,而且在俄烏戰場已經取得了一定的實戰經驗,美國目前的導彈防禦系統,主要針對傳統的彈道導彈和巡航導彈,對高超聲速武器的檢測和攔截能力有限。因爲高超聲速武器在助推段的時間很短,而且在進入大氣層後會進行機動,從而使得助推段防禦(BMD)和中段防禦(MD)系統難以跟蹤和攔截。美國的末段防禦(TMD)相對較強,因爲高超聲速武器在末段的飛行速度會因爲大氣阻力而降低,從而使得TMD系統有機會攔截。美軍現在裝備的SM-6防空導彈的表現尚屬可圈可點,它可以攔截飛行速度在8馬赫以內的目標。SM-6從2013年裝備以來平均以每年125枚的速度穩定生産,采購價大約爲460萬美元,目前美國海軍已經裝備了上千枚此型導彈。美國目前有300艘左右的作戰艦艇配備了大約1萬個導彈發射單元,鑒于量大且與盟友的現有武器系統兼容性高,美軍認爲SM-6的成本還有很大的下降空間,相對于動辄上千萬的反艦彈道導彈來說這個價格是可以接受的。

SM-6試射

目前的各國高超聲速導彈主要是滑翔式高超聲速武器(Hypersonic Glide Vehicles,HGV)和超燃-沖壓式巡航導彈(HCM),美軍認爲,高超聲速武器特點是快,也正是由于快使得其在大氣層內飛行會産生高速摩擦,可以在其助推階段的部分時間以及滑翔階段(當其溫度升高時)被紅外傳感器檢測到。而且其在極高的速度意味著飛行器需要非常大的氣動力才能轉彎。産生這些力會增加阻力,並會大大降低武器的速度和射程。高超聲速武器每次機動都意味著其要損耗大量的機動能量,無動力高超音速滑翔機每一次機動都會降低巡航速度和航程,而超燃沖壓發動機難以承受多次急轉彎。

高超聲速武器在飛行中會經曆有挑戰的氣熱條件,後者限制了當前的制導、控制和材料技術。在以大約馬赫數20的速度重新進入大氣層後,洲際範圍的高超聲速滑翔器經曆了極端的壓力和振動模式,以及超過4000華氏度的溫度。在這種環境中,飛行器周圍的大氣分解成等離子體,與機身表面劇烈反應。彈道再入飛行器在大氣再入過程中會經曆數十秒的類似情況,而高超聲速武器必須在類似條件下忍受數分鍾。

在這種環境下,要確保性能可靠,通常需要特殊的材料和高度集成的設計,尤其對于更高的速度來說更是如此。各種物理現象以非線性方式相互作用,從而加熱高超聲速飛行器和破壞其穩定性,或破壞超燃沖壓發動機的性能。各種物理現象以非線性方式相互作用,從而加熱高超聲速飛行器和破壞其穩定性,這些需要設計師對大量變量建模,包括飛行器形狀和周圍氣流、表面紋理,以及在高超聲速情況下和在高超聲速發動機內,過熱氣體等離子體和飛行器表面之間的化學相互作用,這些相互作用隨著表面侵蝕而隨時間變化。這些都導致高超聲速系統很難設計和運行,部分原因是控制其性能的變量緊密耦合。

采用多種擊潰機制、動能效應器、電子戰和各種類型的定向能系統的防禦體系結構,將給高超聲速武器設計師帶來重重難題,他們必須針對更廣泛的影響優化設計。設計性能裕度很小的武器,很容易受到防禦系統特性邊際變化的影響。爲了克服這些不確定性,對手可能被迫采用更保守、能力更弱的武器設計。這些動態反過來影響了發展高超聲速武器的成本以及更廣泛的攻防關系。

對于彈道導彈來說,到達給定目標的最長飛行時間是與飛行最小能量彈道(允許導彈具有盡可能遠的射程的路徑)相關的時間。通過將彈道改變爲較低但仍呈弧形的軌道(稱爲凹陷彈道),可以縮短彈道導彈的飛行時間。最小能量軌道和低能量軌道之間的飛行時間差異在較長距離內變得更加明顯。國會預算局估計,對于飛行1,000公裏至3,000公裏的彈道導彈,與最小能量彈道相比,低彈道可將飛行時間縮短10%至30%。低彈道上的彈道導彈通常比最小能量彈道上的彈道導彈在大氣層中停留的時間更長。也就是說,老美認爲高超聲速武器並不是越快越好,根據公開信息,美國國會預算局將目前正在開發的高超音速巡航導彈的速度限制在9馬赫。

所以國會預算局的結論是,在短程到中程範圍內,高超音速助推滑翔導彈可能比以最小能量軌迹(最大化彈道導彈射程的飛行路徑)飛行的相同射程的彈道導彈稍快。但高超音速助推滑翔導彈不會比在較低或低軌道上飛行的彈道導彈快(這需要更多的功率才能達到與在最小能量軌道上飛行的彈道導彈相同的最大射程)。老美認爲各國現有的高超系統在速度和突防技術上是有上限的,將來的提升空間有限,其優勢並不比彈道導彈強太多。

基于以上認知,美國國防部門認爲高超聲速武器可能被誇大了,在攔截作業上並不是什麽新科目,重點就在于提高預警能力和縮短反應時間,爲此,美國智庫提出可行的方案就是增加低延時的天基傳感器,編織更加綿密的防空火力網,以AI智能深度學習等新技術爲抓手,賦能反導系統獲得更快響應機制,主動出擊,挖掘現有架構潛力,拓展防禦邊界,以面防禦取代點殺傷的戰術思路,推升防禦機制效能,整合打擊鏈路形成組合拳!

說人話就是用更多的預警衛星結合新的網絡技術,發揮算力優勢與面殺傷武器迫使高超聲速武器提前機動,借以提前消耗高超的機動能量達到使其偏離打擊目標的戰術意圖,並且老美還拿出了張局座早年的理論——霧霾防激光的升級版本,美國智庫“戰略與國際研究中心”(CSIS)在其報告《複雜的防空:反制高音速導彈威脅(Complex Air Defence: Countering Hypersonic Missile Threat)》中提到:在高超音速的速度下,大氣塵埃、降雨和其他粒子對導彈的影響,可以具有子彈一樣的動能,從而破壞導彈的結構。美國早期研究資料顯示,大氣中的灰塵、雨水和其他碎屑顆粒與高速飛行器相撞後,能夠“削平”其表面“突出物”。高超音速導彈高速飛行過程中,即便是與微小顆粒碰撞,也會削弱其飛行速度,或導致其結構損傷。如果有針對性地將這些“顆粒彈頭”布置在高超音速導彈的來襲路徑上,可影響其性能並改變其飛行軌迹,從而在不對其進行擊毀的情況下達到攔截目的。

美軍的方案在理論上可行性還是不錯的,在AI技術大發展的背景下通過算力的提升來加強預警工作的時效性和導彈軌迹的可預測性,不再追求和高超武器“賽跑”的攔截思路也非常值得借鑒,要不試試一戰時期的氣球防空的方法,或者從兔子家拉點氣象局的存貨和大福南的煙火去打造新世紀防空天網!

提供給菲律賓的陸基武器

在老美的構想中,爲了增加預警的時間,宙斯盾艦要前出貼臉,陸基單元也要求做到前沿部署,這是否意味著這套防禦架構要重塑美軍的打擊體系,重新去搭建起冷戰時期的全球基地網,這工程量就有點嚇人了,總的來看,美軍的這種防禦思路就是不再依賴單一武器系統的效能,而是充分發揮體系優勢,將各單元進行整合,構建起一張覆蓋全球的反高超天網,嗯,怎麽感覺很熟悉呢!?高超聲速與防禦系統就是矛與盾,美軍的這一思路有點死亡螺旋的意思了,我不一定要直接摧毀來襲武器,但可以通過提升突防的難度把高超聲速武器的門檻拉高,打擊成本與防禦成本的“雙向奔赴”,就看誰先玩不起!

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