紅龍防務觀察
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早就想吐槽網上那些高超音速飛行器吹們了，先說我的結論，俄羅斯試驗基本是靠譜的，但所謂“突破目前世界上所有的防空系統和反導系統”是誇大其詞，因為高超聲速的防禦並不是沒有辦法，這對任何國家的高超武器都一樣，先來看原新聞：
12月26日，俄羅斯奧倫堡州的試驗場發射一枚UR-100N UTTKh導彈，該導彈攜帶了“先鋒”高超聲速彈頭，彈頭成功命中堪察加半島科拉靶場的預定海域，飛行距離6000公里。普京表示，“從明年開始，也就是2019年，‘先鋒’新型洲際戰略武器系統將進入俄軍服役，戰略火箭軍首個裝備該型導彈的導彈團將開始部署。”
圖1 先鋒導彈的彈道
因為超過馬赫數20的高超聲速飛行器已經被美國數次試驗了，就是著名的HTV-1和HTV-2，其中HTV-2最大馬赫數達到了22，HTV-2共進行了A、B兩次試驗，在2010年4月22日的A試驗中，HTV-2從范登堡空軍基地發射，最終飛入誇賈林導彈靶場以北的區域。在2011年8月11日進的試驗B中，HTV-2經過夏威夷以北1668km處，最終飛入誇賈林導彈靶場以北的區域，驗證了其橫向增程能力。
圖2 HTV-2的飛行彈道
實際上，高超音速飛行區分為兩類，第一類是助推—滑翔類，第二類是超燃衝壓發動機類。就技術難度而言，助推—滑翔類是比較簡單，而超燃衝壓發動機則比較難，俄羅斯這次試驗的先鋒導彈就是助推—滑翔式。所謂助推—滑翔類，就是講彈頭安裝在一根火箭上，等到火箭上升到一定高度後，滑翔式彈頭和發動機脫離，利用滑翔式彈頭的特殊氣動佈局，在大氣層內的臨近空間或內外跳躍實現滑翔，這兩種不同的滑翔方式分別稱為錢學森彈道和桑格爾彈道。
圖3 錢學森彈道和桑格爾彈道
由於火箭發動機作為主要動力源，所以一般這種高超音速飛行器的速度都能達到相應的彈道導彈速度，即假如彈頭裝在洲際導彈發動機上，當然速度也就能達到超過20馬赫的洲際的彈道導彈速度，我國這兩年頻繁試驗的WU-14和DF-21ZF是把這種彈頭裝在中程彈道導彈上，原理上差不多。圖4是這種彈頭的一般形狀，這樣就理解為什麼彈頭會滑翔了吧？因為有扁平嘛，也正是因為這種彈頭會滑翔，所以讓這種武器可以不像彈道導彈那樣只在固定的路線上飛行，而是可以大範圍的橫向漂移一段距離機動飛行，在高度上也可以變化。
其實，蘇聯時期和冷戰之後，俄羅斯早就開始開發高超聲速飛行器，我國開發高超的經驗很多是借鑑俄羅斯，也是基於以往已經中美已經數次成功的案例和多年開發該技術的事實，所以認為，俄羅斯本次先鋒導彈試驗很可能是成功的。
圖4 高超音速飛行器的彈頭的一般形狀
有許多人鼓吹高超音速武器無法防禦主要基於兩個原因：
一是可機動繞開導彈防禦系統。傳統的彈道導彈只能飛行於固定彈道，一旦部署地點確定，飛行路線也就基本確定，這就給針對性部署反導攔截武器提供了便利。如我國的洲際彈道導彈打擊美國必須經過朝鮮半島或北極，而該兩地都有美軍重點部署的彈道導彈防禦系統。而無論哪種高超聲速飛行器都可以實施機動飛行，能在一定程度上繞開彈道導彈攔截系統射擊包線，從敵人的防禦薄弱區打擊敵人，這種機動飛行路線選擇具有很大的自由性，難以組織針對性防禦部署，圖5上圖顯示了雷達探測的盲區。
圖5 雷達探測的地平線盲區
二是具備低高度長航時飛行能力。現代防空反導體系防禦傳統的彈道導彈和飛機，一般以雷達為主要預警探測手段，而雷達是一種直射電磁波，不能越過地平線探測目標，彈道導彈飛行速度快但飛行高度高，預警時間較長，飛機飛行高度低但飛行速度慢，預警時間也不短，但高超聲速飛行器兼具飛行速度快和飛行高度低兩個特點，留給現代防空反導體系的預警時間就被大大壓縮，此外現役各類防空反導武器都具備一定的射高限制，在臨近空間的性能表現普遍不佳，也對高超聲速飛行器突防十分有利。
但是！高超音速飛行器絕對不是不可防禦的，因為他有三個弱點
一是紅外信號強烈，遠程預警並非難事。無論是助推—滑翔還是吸氣式高超聲速飛行器，其在飛行過程中，要麼會與空氣劇烈摩擦產生高溫、要麼會噴出更高溫的氣體，二者均會產生極強的紅外輻射信號，這種強列的紅外信號會給反導預警衛星預警、監視帶來極大的便利。以美軍國家彈道導彈防禦體系（NMD）中的重要組成部分天基紅外衛星（SBIRS）為例，其可以準確預測彈道導彈發射時噴出的尾焰紅外信號，提供彈道導彈發射早期預警，同樣，也可以對高超聲速飛行器的紅外信號實施監測，此外，每個國家發展高超聲速飛行器總需不斷試驗，美國配合人力情報蒐集和對試驗當日天基紅外衛星衛星監測數據分析，就能從中提取出該國高超聲速飛行器發射—飛行—打擊全程信號，為實戰時的預警探測、跟蹤識別、火力導引提供極大助益。特別是美軍近年來正在發展的空間跟蹤監視（STSS）衛星系統，更計劃利用全球覆蓋的方式將具備高性能紅外傳感器載荷的衛星部署於地球低軌和極地軌道，可以直接從太空監視發射目標，併為反導武器提供火控精度級別數據，不易於高超聲速飛行器的剋星，雖然目前該系統衛星僅部署2顆試驗衛星，但隨著對手高超聲速武器的發展，美國該衛星的部署數量必然進一步增加。值得注意的是，自2014年1月9日至今，我國組織的七次高超聲速飛行器試驗都被美五角大樓通報試驗的基本情況和飛行彈道，這表明，美軍對我軍組織的高超聲速飛行器具備一定的監控能力，這和我們所認為的高超聲速飛行器難以探測與監控的理論不相符合。
圖6 高超聲速飛行器強烈的紅外信號可以被預警和跟蹤
二是小範圍機動能力差，易被抗擊武器攔截。前文提到，高超聲速武器具備機動打擊能力，能繞開敵彈道導彈防禦系統，從防禦薄弱的方向對敵要害目標發動打擊，這種機動性來自於高超聲速飛行器在臨近空間飛行時的“漂移”絕技，但這種機動性只是一種大範圍機動性，而非小範圍機動性，高超聲速武器的小範圍機動性很有限。這是因為飛行器氣動佈局並不規則，周邊高速氣流分佈不均，對飛行姿態十分敏感，而飛行器飛行時整體也處於高溫高壓狀態，會產生熱脹冷縮，發生一定的形變，改變氣動特性和溫度分佈，一旦高超聲速飛行器飛行姿態超過額定角度，飛行器就會失控或被燒蝕解體。此外，飛行器飛行速度越快，控制系統作動裝置（如空氣舵）的操控誤差放大效應就越明顯，飛行過程中存在的空氣動壓改變更是會引起飛行器震顫，越靠近低空（空氣稠密）越明顯，美俄兩國經過幾百次試驗均認識到暫時無法突破6馬赫以上高超聲速飛行器低空有效控制難題，即便對6馬赫左右的高超聲速飛行器，也必須在飛行全過程中必須保持額定在攻角、額定角速度、飛行姿態，不能在短時間內發生劇烈變化。這就意味著，高超聲速飛行器的彈道在小範圍內必須十分平滑，面對防空武器的射擊，高超聲速飛行器既不能像彈道導彈那樣採用預先突防機動來躲避攔截，又不能像飛機那樣採取臨機機動來躲避攔截，末端攔截突防難度較這兩種武器都大很多。
三是通信導航保障實施難度大，作戰性能不穩定。助推—滑翔式高超聲速飛行器只能攻擊固定目標，與彈道導彈類似，該武器發射前將目標座標和其他參數輸入發射系統，一旦武器發射，就只需要與基地保持簡單的通信，報告位置和發射後的狀態即可，但為了達到足夠的攻擊精度，其必須使用GPS系統實施飛行中段修正，特別是在實驗時，該武器必須使用通信設備向後方監控站報告溫度、氣壓、攻角等各類狀態數據，以供工程師們改進製造工藝和控制方法。但高超聲速飛行器速度超過5馬赫，有的超過10馬赫，工作於大氣層內，飛行器與空氣劇烈摩擦，會讓周邊空氣分子形成離解和電離效應，在周邊形成厚度不均的“等離子鞘”，“等離子鞘”會吸收電磁波，使高超聲速飛行器上的通信信號和GPS導航信號會變得很弱且很不穩定，這就是“黑障”現象，由於高超聲速飛行器長時間飛行於20-100千米之間高度的臨近空間，“黑障”現象持續時間很長，這就讓該武器的試驗難以順利進行，進而導致性能不穩定。吸氣式高超聲速飛行器對通信質量要求更高，因該種高超聲速飛行器較助—滑翔式高超聲速飛行器體積更小，射程更近，載荷更小，更偏重於戰術使用打擊移動目標，如水面艦艇，這就需要情報系統不斷將目標的信息輸送到其控制系統，此時“黑障”效應的負面影響就會更加顯著。
圖7 高超聲速飛行器周邊的等離子鞘會影響通信導航系統工作
所以，第二個結論也就是出來了，所謂“突破目前世界上所有的防空系統和反導系統”確實是言過其實了！
