一段時間以來,人們談論中共和俄羅斯的高超音速導彈如何厲害、如何領先於美國。其實所有這些努力,無非就是確保彈藥能夠突破對手的防禦系統到達目標上空。説起來簡單,實際上,這是一條遙遠、脆弱而且技術上超級複雜的殺傷鏈。不只涉及速度,還與隱身技術、電子戰、先進發動機,甚至空氣動力學和熱力學等多方面不同領域的尖端技術密切相關。
美國在發展這方面能力的努力,並沒有只專注於高超音速這一個點,而是全面考慮如何確保將武器送到目標的頭頂,不管這個目標距離美國有多遠、多麽隱蔽、保護措施多完善。這種能力的建立,會讓野心膨脹的獨裁者心悸。也許,就在不久的將來,我們會看到一些令人震驚的武器裝備,它不僅改變未來戰爭的遊戲規則,而且還會深刻影響國際政治、經濟和外交。
美國空軍研究實驗室(AFRL)正處於開發一種突破性的高超音速無人機的早期階段,這似乎是世界上尚未看到的全新的武器概念。這種被稱為「混亂」(Mayhem)的武器是一種噴氣式高超音速武器系統,在一定程度上,它已經處於概念發展階段。
與這個項目相關的一些子系統硬體正在開發中。出於安全原因,空軍研究實驗室不會討論任何問題的細節,但是他們證實有這樣一個項目,這是一個多工平台,兼備情報、監視、偵察(ISR)和攻擊能力,使用噴氣發動機推動飛行器以超過5馬赫的速度進行遠距離飛行。簡單說,它的任務範圍意味著高超音速飛行器將攜帶某種感測器,能夠收集資訊和目標細節,而且還能發動精確打擊。
該計劃的全稱是,消耗性高超音速多工情報、監視、偵察和打擊計劃。這項工程已經進入數位元工程環境中的系統要求審查和概念設計審查階段。
萊多斯(Leidos)公司與克拉托斯(Kratos)安全防衛解決方案公司合作支援這個項目。兩家公司將在系統設計團隊中進行頂層工作,收集相關的工業創新,並監督設計、原型製造和測試,還將提供技術資料包。
鑒於「混亂」項目綜合了速度、監視和打擊等多方面能力,未來很可能給美國帶來戰術和戰略優勢。美國空軍已經從B-52上成功發射了空射快速反應武器(ARRW),展示了使用噴氣推進技術發射和維持高超音速飛行的能力。這些武器包括美國各軍種的其它武器的快速發展,顯示出改變未來攻擊模式的巨大前景。
在這些能力中,維持高超音速飛行是一項關鍵能力,它的挑戰性不在於能否實現或達到高超音速,因為任何現代火箭發動機都能夠輕鬆做到這一點,就像中共和俄羅斯開發的所謂高超音速武器系統使用的動力裝置,但是這些系統都不能在大氣層內維持長時間的工作。真正的挑戰在於是否能夠在更遠的距離上維持高超音速飛行,實現這個目標的關鍵技術之一就是動力系統,它長期以來一直受到五角大樓的重視。近年來,一系列與高超音速飛行相關的實驗結果喜憂參半。但是,去年下半年的試驗終於讓五角大樓長出了一口氣,他們實現了衝壓式噴氣發動機的成功點火和持續工作。這使美國在挑戰高超音速動力系統的嘗試中保持遙遙領先的地位。
高超音速飛行還涉及到熱管理和空氣動力學領域的新技術。由於高超音速飛行會產生棘手的高溫,這些問題給熱量管理提出了非常刁鑽的技術難題,甚至需要突破性的解決方案,以確保材料能夠在高超音速飛行產生的各種前所未有的高溫下,保持容許所有系統能夠正常工作的物理特性,包括材料的透波能力、形狀、硬度和韌性等等。這需要使用特殊的耐熱複合材料或其它能夠在高超音速條件下保持飛行軌跡的材料。
另外,在高超音速條件下,流過飛行器表面的氣流也很特別,邊界層複雜而且難以控制,這些問題的解決對於能否成功實現可控的高超音速飛行至關重要。這意味著飛行器本身的輪廓和形狀需要根據關鍵的空氣動力學參數進行設計,以確保飛行器周圍的氣流是平穩的,不會出現湍流或附面層分離的情況,對高速狀態下的飛行器進行準確、有效的飛行控制,保持正確的姿態和軌跡。高超音速環境下,飛行器周圍的湍流會導致材料位移或變形,從而破壞飛行穩定性。因此,需要先進的空氣動力學方法解決這些問題,才能確保武器的作戰效果。
像「混亂」項目這樣的高超音速無人機,將代表一個新的改變模式的科學突破。這種飛行器在高超音速飛行的同時,還要攜帶某種綜合感測器和武器等有效載荷。這是一個全新的挑戰,因為它不像導彈那樣有簡單的氣動外形就行了,它還要比導彈攜帶更多的有效載荷,所以一定是一個體型更大的飛行平台,氣動外形也可能更加複雜。要保證高速飛行的穩定,將給熱量管理和邊界層控制提出更難解決的問題。
當然,局外人可能沒有機會看到熱力學、空氣動力學和衝壓發動機這些關鍵領域的突破性創新,因為五角大樓希望保留所有研發項目的任何技術優勢,特別是對那個習慣盜取和剽竊的「厲害國」。
美國空軍前首席科學家葛列格•扎克雷爾斯(Greg Zacharias)博士多年前就曾預測,高超音速技術的成熟將經歷一個階梯式的發展。這意味著,它將在2020年代初從高超音速武器開始,然後在2030年代發展到高超音速無人機技術,然後在某個時候達到似乎無法想像的發射和回收高超音速無人機的能力。
所有這些都指向了一個前沿問題,即「混亂」項目可能如何影響未來的戰術。因為它肯定會給監視和攻擊任務帶來新的速度和能力。例如如果衛星在很遠的地方發現了一個活躍的移動目標,而這個目標又不能被遠端對峙的武器瞄準,那麼就需要某種空中平台、運載工具或無人機到達距離目標足夠近的地方去攻擊。如果目標很小,正在移動,而且時間敏感,目標的位置也許超出了現有武器的射程,這種目標聽起來很像是斬首行動通常要捕捉的獵物,那麽這種情況下,就要求攻擊武器以最大的速度飛行,在最短的時間內抵達目標,以便在目標消失之前進行攻擊。
因此,一架武裝的高超音速無人機就可能是很好的選擇,它有機會在敏感目標消失之前,找到並實際擊中目標。現代戰爭中,目標可能在幾秒鐘內出現和消失,因此需要一個極短的決策周期和攻擊視窗。顯然,一架能夠以五倍音速飛行的無人機將大大影響,甚至完全重塑未來的戰術態勢。
最近,位於華盛頓特區的美國國家安全智囊團戰略與國際研究中心在進行了24次以中共可能入侵台灣為重點的戰爭推演迭代後,得出了一個令所有人都感到平淡無奇的預測,即美國及其盟友在付出很大代價後取得了勝利。
這樣的兵推一定沒有把「混亂」計劃考慮在內,如果有高超音速無人機的加入,任何時間敏感的高價值目標都會毫無保留地暴露在美軍的致命打擊面前。那麼,中共也許在試圖將台海衝突演變成蔓延整個西太平洋的全面戰爭之前,就永久地退出歷史舞台了。@
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