第四章 化学能高超声速武器与弹药

第一节 高超声速武器与弹药概述

一、高超声速武器与弹药的概念与特征

人类利用火炮发射弹丸，可以轻易获得3～4倍声速的初速，但是在火炮发射技术非常成熟的今天，也很难将弹丸加速到6倍以上。因此目前将马赫数5作为划分超声速与高超声速发射（飞行）的基本界限，不仅是因为受限于现有技术的发射能力，更主要是因为在这个速度上，飞行器发射与飞行所受到的气流性质发生了巨大变化，使高超声速飞行器的设计十分困难。

高超声速武器与弹药有以下明显的技术特征。

（1）速度快，意味着相同载荷下，弹丸射程增加。超高声速武器，从射程上来讲它甚至可以做到全球打击，对敌方可以起到巨大的威慑作用。

（2）速度快，意味着弹丸动能增加，对目标的毁伤性能增强。高超声速武器即使不携带战斗部，也可以给目标以致命的打击。比如对伊朗的铀浓缩工厂，它位于地下60m深，上面还有山体，要先打透山体再钻到地下才能对其进行毁伤，美国只有13.6t重的GBU-57钻地弹可以打透它。

（3）速度快，意味着相同射程下，飞行时间缩短，提高了火力响应速度，使敌方难以拦截或躲避。

二、高超声速弹药的分类

按照弹药推进方式不同，可将高超声速弹药分为两类，类似于火炮发射的高超声速弹药和类似于火箭推进的高超声速弹药。前者发射时间一般为毫秒级及十毫秒级，加速距离一般为几米到十几米，加速度高达10⁴g以上；后者推进时间较长，推进距离长，推进的加速度较小。

按照武器弹药系统所处空间环境，又可以将高超声速弹药分为空中高超声速弹药和临近空间高超声速弹药。其中，空中高超声速弹药主要包括轻气体炮弹药、电热化学炮弹药、电磁轨道炮弹药、随行装药火炮弹药、超燃冲压炮弹等，临近空间高超声速弹药主要包括超然冲压巡航导弹、高超声速飞行器等。

临近空间高超声速飞行器需要携带氧化剂，可以脱离大气层获得动力远距离超高速飞行，其独特的优势，越来越受到军事大国的普遍重视。以美国为首的研制的高超声速武器主要包括以下三类：第一类以X-37B空天飞机为代表，由运载火箭运送进入宇宙空间，在地球轨道上以20倍声速飞行；第二类是HTV-2滑翔飞行器，借助火箭推进等外力助推到100km左右的临近空间，释放该飞行器，飞行器以10～20倍声速的速度在大气层边缘飞行；第三类是X-51A高超声速飞行器（巡航导弹）：在临近空间飞行，速度可达5～6倍声速。

三、高超声速的军事需求

（一）实现近程及远程快速打击的战术需要

在1～10km的近程直瞄反装甲、防空、反导等方面，2.5km/s的高速弹丸具有打得准、打得狠的优势。

在400km之内的间瞄火力覆盖方面，如果超高速火炮以51°±1°仰角、2.5km/s初速发射不同质量的弹丸，其弹丸的外弹道曲线如图4-1所示。

在图4-1中，在海拔32km处，大气压强约为0.01atm（1atm≈101.325kPa）。在32km以上的高空，空气阻力可以忽略。60kg弹丸的最大射高超过120km，最大射程约400km（约215海里），而且弹丸的终点存速达马赫数5。这样，超高速发射的弹药能够用于直瞄反装甲、防空反导，以及间瞄超远程火力覆盖、打击低轨道卫星等方面。

（二）实现超远程快速打击的战略需要

传统飞机的速度在马赫数1附近，超声速导弹可达马赫数3，高超声速的导弹和飞机的马赫数6～8，滑翔式飞行器的马赫数达15以上。以3000km航程为例，不同飞行器花的时间是不一样的，马赫数15和马赫数3的飞行器相差了40min。随着信息化的快速提升，指挥作战流程里其他作用时间在快速减少，从传感器到射手，作战武器的时间差对于打击高价值时间敏感目标就非常有价值，因此高价值目标的这种远程快速打击尤为重要，比如，一小时全球打击系统，就要求武器系统或武器系统的载体的速度越快越好。

（三）实现高突防，提高生存能力的需要

目前美国的弹道导弹防御系统逐渐发展成熟，特别是中断拦截已经成熟，助推段拦截和末端拦截也在逐渐发展，那么在这种背景下，现有的导弹生存能力受到一定影响。大家可以看出，中段拦截是在大气层外，出了大气层导弹的轨迹是可以预测的，因此，拦截概率较高。要想突防美国的弹道导弹防御系统，那么就要在助推段或末端这个空间来实现，而临近空间高超声速武器系统可以很容易做到，这就是这类武器系统发展的最初的也是最重要的军事需求之一。

总之，高超声速武器既具备威慑力，也具备“一剑封喉”打击能力。未来战争中，它将助大国博弈，改变战争规则。