红龙防务观察
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早就想吐槽网上那些高超音速飞行器吹们了，先说我的结论，俄罗斯试验基本是靠谱的，但所谓“突破目前世界上所有的防空系统和反导系统”是夸大其词，因为高超声速的防御并不是没有办法，这对任何国家的高超武器都一样，先来看原新闻：
12月26日，俄罗斯奥伦堡州的试验场发射一枚UR-100N UTTKh导弹，该导弹携带了“先锋”高超声速弹头，弹头成功命中堪察加半岛科拉靶场的预定海域，飞行距离6000公里。普京表示，“从明年开始，也就是2019年，‘先锋’新型洲际战略武器系统将进入俄军服役，战略火箭军首个装备该型导弹的导弹团将开始部署。”
图1 先锋导弹的弹道
因为超过马赫数20的高超声速飞行器已经被美国数次试验了，就是著名的HTV-1和HTV-2，其中HTV-2最大马赫数达到了22，HTV-2共进行了A、B两次试验，在2010年4月22日的A试验中，HTV-2从范登堡空军基地发射，最终飞入夸贾林导弹靶场以北的区域。在2011年8月11日进的试验B中，HTV-2经过夏威夷以北1668km处，最终飞入夸贾林导弹靶场以北的区域，验证了其横向增程能力。
图2 HTV-2的飞行弹道
实际上，高超音速飞行区分为两类，第一类是助推—滑翔类，第二类是超燃冲压发动机类。就技术难度而言，助推—滑翔类是比较简单，而超燃冲压发动机则比较难，俄罗斯这次试验的先锋导弹就是助推—滑翔式。所谓助推—滑翔类，就是讲弹头安装在一根火箭上，等到火箭上升到一定高度后，滑翔式弹头和发动机脱离，利用滑翔式弹头的特殊气动布局，在大气层内的临近空间或内外跳跃实现滑翔，这两种不同的滑翔方式分别称为钱学森弹道和桑格尔弹道。
图3 钱学森弹道和桑格尔弹道
由于火箭发动机作为主要动力源，所以一般这种高超音速飞行器的速度都能达到相应的弹道导弹速度，即假如弹头装在洲际导弹发动机上，当然速度也就能达到超过20马赫的洲际的弹道导弹速度，我国这两年频繁试验的WU-14和DF-21ZF是把这种弹头装在中程弹道导弹上，原理上差不多。图4是这种弹头的一般形状，这样就理解为什么弹头会滑翔了吧？因为有扁平嘛，也正是因为这种弹头会滑翔，所以让这种武器可以不像弹道导弹那样只在固定的路线上飞行，而是可以大范围的横向漂移一段距离机动飞行，在高度上也可以变化。
其实，苏联时期和冷战之后，俄罗斯早就开始开发高超声速飞行器，我国开发高超的经验很多是借鉴俄罗斯，也是基于以往已经中美已经数次成功的案例和多年开发该技术的事实，所以认为，俄罗斯本次先锋导弹试验很可能是成功的。
图4 高超音速飞行器的弹头的一般形状
有许多人鼓吹高超音速武器无法防御主要基于两个原因：
一是可机动绕开导弹防御系统。传统的弹道导弹只能飞行于固定弹道，一旦部署地点确定，飞行路线也就基本确定，这就给针对性部署反导拦截武器提供了便利。如我国的洲际弹道导弹打击美国必须经过朝鲜半岛或北极，而该两地都有美军重点部署的弹道导弹防御系统。而无论哪种高超声速飞行器都可以实施机动飞行，能在一定程度上绕开弹道导弹拦截系统射击包线，从敌人的防御薄弱区打击敌人，这种机动飞行路线选择具有很大的自由性，难以组织针对性防御部署，图5上图显示了雷达探测的盲区。
图5 雷达探测的地平线盲区
二是具备低高度长航时飞行能力。现代防空反导体系防御传统的弹道导弹和飞机，一般以雷达为主要预警探测手段，而雷达是一种直射电磁波，不能越过地平线探测目标，弹道导弹飞行速度快但飞行高度高，预警时间较长，飞机飞行高度低但飞行速度慢，预警时间也不短，但高超声速飞行器兼具飞行速度快和飞行高度低两个特点，留给现代防空反导体系的预警时间就被大大压缩，此外现役各类防空反导武器都具备一定的射高限制，在临近空间的性能表现普遍不佳，也对高超声速飞行器突防十分有利。
但是！高超音速飞行器绝对不是不可防御的，因为他有三个弱点
一是红外信号强烈，远程预警并非难事。无论是助推—滑翔还是吸气式高超声速飞行器，其在飞行过程中，要么会与空气剧烈摩擦产生高温、要么会喷出更高温的气体，二者均会产生极强的红外辐射信号，这种强列的红外信号会给反导预警卫星预警、监视带来极大的便利。以美军国家弹道导弹防御体系（NMD）中的重要组成部分天基红外卫星（SBIRS）为例，其可以准确预测弹道导弹发射时喷出的尾焰红外信号，提供弹道导弹发射早期预警，同样，也可以对高超声速飞行器的红外信号实施监测，此外，每个国家发展高超声速飞行器总需不断试验，美国配合人力情报搜集和对试验当日天基红外卫星卫星监测数据分析，就能从中提取出该国高超声速飞行器发射—飞行—打击全程信号，为实战时的预警探测、跟踪识别、火力导引提供极大助益。特别是美军近年来正在发展的空间跟踪监视（STSS）卫星系统，更计划利用全球覆盖的方式将具备高性能红外传感器载荷的卫星部署于地球低轨和极地轨道，可以直接从太空监视发射目标，并为反导武器提供火控精度级别数据，不易于高超声速飞行器的克星，虽然目前该系统卫星仅部署2颗试验卫星，但随着对手高超声速武器的发展，美国该卫星的部署数量必然进一步增加。值得注意的是，自2014年1月9日至今，我国组织的七次高超声速飞行器试验都被美五角大楼通报试验的基本情况和飞行弹道，这表明，美军对我军组织的高超声速飞行器具备一定的监控能力，这和我们所认为的高超声速飞行器难以探测与监控的理论不相符合。
图6 高超声速飞行器强烈的红外信号可以被预警和跟踪
二是小范围机动能力差，易被抗击武器拦截。前文提到，高超声速武器具备机动打击能力，能绕开敌弹道导弹防御系统，从防御薄弱的方向对敌要害目标发动打击，这种机动性来自于高超声速飞行器在临近空间飞行时的“漂移”绝技，但这种机动性只是一种大范围机动性，而非小范围机动性，高超声速武器的小范围机动性很有限。这是因为飞行器气动布局并不规则，周边高速气流分布不均，对飞行姿态十分敏感，而飞行器飞行时整体也处于高温高压状态，会产生热胀冷缩，发生一定的形变，改变气动特性和温度分布，一旦高超声速飞行器飞行姿态超过额定角度，飞行器就会失控或被烧蚀解体。此外，飞行器飞行速度越快，控制系统作动装置（如空气舵）的操控误差放大效应就越明显，飞行过程中存在的空气动压改变更是会引起飞行器震颤，越靠近低空（空气稠密）越明显，美俄两国经过几百次试验均认识到暂时无法突破6马赫以上高超声速飞行器低空有效控制难题，即便对6马赫左右的高超声速飞行器，也必须在飞行全过程中必须保持额定在攻角、额定角速度、飞行姿态，不能在短时间内发生剧烈变化。这就意味着，高超声速飞行器的弹道在小范围内必须十分平滑，面对防空武器的射击，高超声速飞行器既不能像弹道导弹那样采用预先突防机动来躲避拦截，又不能像飞机那样采取临机机动来躲避拦截，末端拦截突防难度较这两种武器都大很多。
三是通信导航保障实施难度大，作战性能不稳定。助推—滑翔式高超声速飞行器只能攻击固定目标，与弹道导弹类似，该武器发射前将目标坐标和其他参数输入发射系统，一旦武器发射，就只需要与基地保持简单的通信，报告位置和发射后的状态即可，但为了达到足够的攻击精度，其必须使用GPS系统实施飞行中段修正，特别是在实验时，该武器必须使用通信设备向后方监控站报告温度、气压、攻角等各类状态数据，以供工程师们改进制造工艺和控制方法。但高超声速飞行器速度超过5马赫，有的超过10马赫，工作于大气层内，飞行器与空气剧烈摩擦，会让周边空气分子形成离解和电离效应，在周边形成厚度不均的“等离子鞘”，“等离子鞘”会吸收电磁波，使高超声速飞行器上的通信信号和GPS导航信号会变得很弱且很不稳定，这就是“黑障”现象，由于高超声速飞行器长时间飞行于20-100千米之间高度的临近空间，“黑障”现象持续时间很长，这就让该武器的试验难以顺利进行，进而导致性能不稳定。吸气式高超声速飞行器对通信质量要求更高，因该种高超声速飞行器较助—滑翔式高超声速飞行器体积更小，射程更近，载荷更小，更偏重于战术使用打击移动目标，如水面舰艇，这就需要情报系统不断将目标的信息输送到其控制系统，此时“黑障”效应的负面影响就会更加显著。
图7 高超声速飞行器周边的等离子鞘会影响通信导航系统工作
所以，第二个结论也就是出来了，所谓“突破目前世界上所有的防空系统和反导系统”确实是言过其实了！
