AGM-183A 高超音速武器

美國AGM-183A飛彈目標「20倍音速」 超越中俄現役高超音速武器!

美國洛克希德•馬丁(Lockheed Martin)公司AGM-183A空射快速反應武器(ARRW),也就是俗稱的「高超音速」(hypersonic)武器,2018年8月才獲得合約,近期頻繁測試,顯示研發的速度也快馬加鞭,希望於2022財年服役。為何美軍能這麼快的發展出高超音速武器,這項武器又能帶給美軍什麼優勢?

高超音速武器簡介

高超音速,空氣動力學名詞,意指速度較超音速還高出許多的狀態。這個詞通常指的是5馬赫(5倍音速)或更高的速度(現在沒個10倍音速都不好意思講自己是高超音速)。但重點是要能在「可控制」的狀態下飛行,並能導引、修正終端彈道,否則彈道飛彈早就可以做到高超音速擊中目標。

高超音速飛彈區分為二大類型:

一、Hypersonic Cruise Missile (HCM) 高超音速巡弋飛彈
二、Hypersonic Glide Vehicle (HGV) 高超音速滑翔載具

二者的差別是HCM是從地面、船艦或是飛機發射,以助推火箭或超音速燃燒衝壓發動機提供動力,而HGV則是透過先把彈體射出大氣層,重返大氣層後釋放彈體,藉由彈體重返地球並且墬入地面的位能轉換成動能而達到高超音速的飛行速度並且擊中目標。

不論是HCM或HGV都可以搭載傳統或核子彈頭,但即使只是傳統作戰部的彈體,依然能依賴巨大的動能而對目標造成嚴重的破壞。

高超音速武器不只攜帶核彈頭作為戰略威攝,由於此種武器可以讓高價部署的反飛彈防禦網形同失效,也可以攜帶傳統彈頭打擊重要目標,或是用以攻擊飛彈防禦網的相關設施,讓後續傳統飛彈發揮戰力。

目前飛彈攔截系統主要都是以飛彈攔截飛彈,而飛彈要能攔截另一枚飛行中的飛彈,通常只能比被攔截的飛彈快。然而目前沒有任何一套飛彈攔截系統,可以百分之百攔截超過5倍音速目標,這也是俄羅斯總統普丁敢大聲的說,俄軍的10倍音速HCM或HGV現在沒有任何一套飛彈防禦系統可以攔截,而事實上可能也是如此。

以傳統戰爭為例,俄羅斯的HCM可能專門向美軍負責保衛船團,區域防空的神盾艦(Aegis Combat System)發起攻擊,神盾艦雖然能夠抗飽合打擊,但未必能100%攔截以10倍音速迫近的HCM,只要1~2枚得手,神盾艦不被擊沉也是遭到重創時,防空保護傘出現缺口,就更容易打擊其他目標。

高超音速武器
▲高超音速武器有兩種發展方向,上方為HGV高超音速滑翔載具,下方為HCM高超音速巡弋飛彈。

高超音速武器的研發難度

達到高超音速的飛行方法有三種,三種都是無人飛行器,而這些載具在大氣層內的時間越久,設計就越困難:

1、特殊設計的彈道飛彈的彈頭,能在最後重返下落階段達到可控制的高超音速。

2、使用超音速燃燒衝壓發動機的無人飛行器。

3、在太空飛行的無人載具。

目前正在研究高超音速飛彈的國家主要是美國、俄羅斯以及中國。運作高超音速武器不容易,想要攔截高超音速武器更是難上加難,大概跟用彈弓擊中10km外的一隻蒼蠅難度差不多…

不只推力這個關鍵技術,試想當把一個大型載具加速到5倍音速以上,還要在大氣層內,長時間運作,摩擦生熱的溫度怎麼解決,就是一個超高難度的問題了,外部還有在高超音速的摩擦高熱下下,充滿等離子體的空氣中,解決偵查與通訊的困難、及定位、導航、空氣動力學等問題,甚至可能解決了一個問題,但把所有零件組合起來,又產生新的問題。

由於技術難度高,讓美俄中專家互相嘴砲(有這嘴砲資格的國家還不多呢),指出對方的高超音速武器還未發展成熟,只是紙老虎…

但是「天下武功,無堅不摧,唯快不破」,高超音速武器就是設計用速度來解決很多的問題,尤其當5倍音速已經成了基本,各國都在研究10倍音速以上時,攔截難度就更成等比級數上升,投資效益還是相對划算。

高超音速武器 等離子體
▲高超音速武器飛行時,熱能把空氣分子的電子分解,產生等離子體,會阻擋如通信訊號之類的射頻波。各國解決之道都是最高機密。

AGM-183A高超音速武器簡介

AGM-183A從飛機上發射,但型態是前述的HGV,目前已經公開的彈體不大,僅約6.5m長、1.5m寬,不但B-52或B-1B這類大型轟炸機可以輕鬆掛載,傳聞連F-15E系列戰術轟炸機都可以帶。

AGM-183A採用助推滑行系統,也就是從轟炸機上發射後,由後方的助推火箭加力衝入太空並加速到高超音速(設計目標20倍音速,也就是25400 km/h),再釋放彈頭,即戰術推進滑翔體(TBG),以高超音速滑翔飛向目標。

通常這類滑翔體彈頭為了減少阻力,會先射到大氣稀薄的大氣層外部(同溫層以上)空間,再釋放俯衝回地球,進入同溫層後,因為空氣密度較大,會獲得升力,甚至反彈跳躍(如同打水飄,因此又稱為水飄式彈道,或稱為桑格爾Sanger / 錢學森彈道,但兩者略有不同),接著就以彈跳與滑翔的飛行方式,在同溫層上空飛行,接近目標後再俯衝而下進行攻擊。

通常這類滑翔體彈頭的體積都不大,能夠容納的戰鬥部有限,但一方面美國對其精確打擊的技術很有信心,誤差半徑極小,能夠減少彈頭炸藥量的需求,此外美國「微型化核彈」的技術領先全球,再小的彈頭幾乎都能塞入戰術核彈,一定程度增添其突防後的實用性。參閱:特種部隊抱著核彈跳傘是真的! 了解「戰術核武」的定義與特殊型號

不過目前AGM-183A的整體尺寸過小,助推火箭僅有一節,射程推估僅約800 km,可能只是「先求有」儘速解決需求的初始版本,未來如改以兩截式火箭推進,即可大幅度增加射程。(以目前B-52H的掛架空間觀察,一個掛架可以裝兩枚,顯然還有餘裕在一枚上增加一節助推火箭)。

▲B-52H目前是密集測試AGM-183A的載台,但未來估計F-15E戰鬥轟炸機也能發射。

 

AGM-183A 高超音速武器
▲最近的測試中,B-52H一個掛架可以攜帶兩枚AGM-183A高超音速武器。

 

AGM-183A
▲AGM-183A的彈體徽章「射箭死神」相當傳神,下方的拉丁文為中文「速戰速決」之意。

 

AGM-183A
▲AGM-183A發射階段一:火箭推進衝出大氣層。

 

AGM-183A
▲AGM-183A發射階段二:於大氣層外釋放彈頭(戰術推進滑翔體)。

 

▲彈頭以水飄式彈道高速滑翔飛向目標,終端接近目標俯衝攻擊時,速度不低於10倍音速。

美國為何落後又能急起直追

2020年初俄羅斯的3M22鋯石(Tsirkon)高超音速飛彈測試,已能實際上從軍艦發射,以9倍音速飛行,擊中500 km外的目標(真實性能估計是10倍音速飛行與射程1000 km),另外還有Kh-47M2 匕首(Kinzhal)空射彈道飛彈,宣稱已經測試過250次後正式服役,達10倍音速,射程至少2000 km。

中國2019年服役的DF-17彈道飛彈,搭載的高超音速滑翔彈頭(被北約命名為Wu-14),2014年起已經多次實驗成功,飛行速度號稱達10倍音速,終端彈道可機動變軌,射程約1800 km。

而在同時期,美國並沒辦法拿出任何一款高超音速武器,因此專家大多認為,美國在高超音速武器的競爭方面,已經落後於中俄。

MIG-31K KH-47M2
▲俄羅斯MIG-31K戰鬥機攜帶一枚 KH-47M2高超音速飛彈升空值勤。

 

DF-17
▲中國的DF-17彈道飛彈,其彈頭為高超音速滑翔體。

這是由於美國在2001年911事件後,已經打了近20年的反恐戰爭,但基本上無論是伊拉克或阿富汗戰場,都淪為對付軍閥武裝的「治安戰」,許多武器與戰術發展方向,都圍繞對付這些神出鬼沒,甚至與民眾龍蛇混雜的游擊隊…

治安戰常發生美軍以數萬美元的雷射導引炸彈,轟炸僅價值數美元帳篷的笑話,不過美軍可能笑不出來,並且在美國注意力專注於反恐時,俄羅斯恢復元氣,中國則趁勢崛起,終成美國的心腹大患。

美國在歐巴馬總統第二任期開始戰略調整,至川普總統更明確以「對抗中俄」作為主要建軍方向,馬上研發針對性的裝備,其中專門用於大國對抗的高超音速武器,需求優先性立刻被大幅度提高。

例如美國空軍在2018年與洛克希德•馬丁以4.8億美元(約台幣143.6億元)簽約,設計高超音速武器,此後還追加9.9億元(約台幣295.8億元)費用,顯示需求孔急!

其實洛馬公司敢接這種合約,是美國在高超音速飛行器方面,有雄厚的技術積累,過去「太空梭」就是一種在大氣層滑翔的高超音速載人載具,重返地球時最高速達24倍音速,但美國早在1980年代初期就解決了溫度這項難題。

太空梭
▲美國在1980年代計數的太空梭上,就以解決24倍音速的高熱問題,

此外美國還研究過X-20太空飛機及X-38太空逃生倉,飛行速度都超過5倍音速,也是水飄式彈道的飛行器。以及X-43與X-51等高超音速飛行器,並且例如X-43在2004年就在大氣層內達到9.8倍音速的平飛速度。

另外還有國防高等計畫研究署(DARPA)的HTV-2高超音速飛行器,據傳早在2011年的測試就達到17倍音速以上,早已超過俄中所有已知的高超音速武器,但該次測試因為過熱(表面溫度達到攝氏1930度)最終失控而不算完全成功。

但正因美國技術積累雄厚,只要整合相關技術例如結合太空梭的隔熱技術,再加上優化先前這些高超音速載具/武器的實驗數據,美國要很快的拿出實用化的高超音速武器,超越中俄現役產品,應似乎不是太困難的事情。

X-43A
▲X-43A實驗機在2004年就創下加速到音速9.8倍的大氣層內飛行速度紀錄。

本文結束。

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