超音速巡航導彈(Supersonic Cruise 導彈),是巡航導彈的一種,舊稱飛航式導彈,主要以巡航狀態在稠密大氣層內飛行的飛航導彈,以超音速飛行,可以對各類目標實施精準打擊,但射程范圍小,屬于戰術巡航導彈范疇。
第二次世界大戰期間,納粹德國率先發明德國V-1導彈巡航導彈并于1944年6月13日首次實戰使用,這是巡航導彈的鼻祖。二戰結束后,美國、蘇聯等國最初重點發展帶核彈頭的中遠程戰略巡航導彈,但由于其速度慢、體積大、命中精度差,使巡航導彈發展受到一定影響。20世紀50年代中后期,蘇聯、美國先后突破了洲際彈道導彈技術,美國不再研制中遠程巡航導彈,蘇聯則重點發展用于反艦攻擊和潛射對地攻擊等任務的?;埠綄?。20世紀70年代后,由于精確制導技術的快速突破,中遠程巡航導彈東山再起,美國也在這個時期提出發展超音速對地攻擊導彈的設想。經過近20年的探索,在推進、制導、導彈總體和隱身等方面已有了較大發展。1995年初,美國海軍公布了發展新型遠程巡航導彈的計劃,打算研制一種被稱為“廉價射彈”的導彈,用于補充和最終替換BGM-109巡航導彈,但后來計劃被取消。2004年11月,印度海軍從印東部奧里薩邦附近海域成功試射了一枚“布拉莫斯”超音速巡航導彈。2019年10月1日,中國自主設計、研制、生產的長劍-100超音速巡航導彈首次在中國中華人民共和國國慶節閱兵式上公開亮相。2021年7月,印度軍方透露,已經在北部邊境地區部署第四個“布拉莫斯”超音速巡航導彈團。
巡航導彈在保證足夠的射程和高度隱身等性能的同時達到超音速飛行是具有相當的難度。導彈超音速飛行時需要消耗大量的燃料,這勢必會影響到射程,因而有的設計為達到超音速甚至犧牲有效載荷來保證燃料的裝填量。而想要不降低導彈的射程和有效載荷,則必須要加大導彈的尺寸,但這又容易被敵方發現。所以通常超音速巡航導彈采用較高的飛行軌道來增加防御者的探測難度。但導彈飛行速度越快,溫度就越高,容易被紅外探測器發現和跟蹤。因而研制超音速巡航導彈必須要掌握超音速性能、增加射程和高度隱身等關鍵技術。
發展歷程
研制背景
早在20世紀70年代,美國就提出發展超音速對地攻擊導彈的設想。當時,一般的巡航導彈大多是以亞音速飛行,一旦被敵方捕捉,很容易被擊落。而超音速巡航導彈,飛行速度達到1.2~5馬赫,給對方的攔截帶來很大困難,因此增速是提升突防能力的有效措施,所以美國、蘇聯等國紛紛加入超音速巡航導彈的研發行列中。后來經過近20年的探索,美國等國家在超音速巡航導彈的推進、制導、導彈總體和隱身等方面已有了較大發展。此外,BGM-109巡航導彈在海灣戰爭和其他局部戰爭中大出風頭,對伊拉克巴格達的通信中心、導彈基地、空軍基地等多個戰略目標實施毀滅性打擊,讓世人見證了現代巡航導彈的強大戰斗力和威懾力。但它的最大速度只有0.9馬赫,不能滿足快速反應的戰略要求,因此多國都非常重視發展新型的超音速巡航導彈。
研制歷程
第二次世界大戰期間,納粹德國率先發明德國V-1導彈巡航導彈并于1944年6月13日首次實戰使用,這是巡航導彈的鼻祖。二戰結束后,美國、蘇聯等國最初重點發展帶核彈頭的中遠程戰略巡航導彈,但由于其速度慢、體積大、命中精度差,使巡航導彈發展受到一定影響。20世紀50年代中后期,蘇聯、美國先后突破了洲際彈道導彈技術,美國不再研制中遠程巡航導彈,蘇聯則重點發展用于反艦攻擊和潛射對地攻擊等任務的?;埠綄?。20世紀70年代后,由于精確制導技術的快速突破,中遠程巡航導彈東山再起。
20世紀70年代,蘇聯就在研發重型遠程超音速反艦導彈,P-500“玄武巖”就在當時開發出來的,主要用于打擊敵航空母艦和其它大型作戰艦,其彈體為鈦合金制造,動力裝置為液體火箭沖壓發動機附加兩具外掛固體火箭助推器,飛行速度2.5馬赫,最大射程547公里,最大巡航高度約13500米。
1995年初,美國海軍公布了發展新型遠程巡航導彈的計劃,打算研制一種被稱為“廉價射彈”的導彈,用于補充和最終替換BGM-109巡航導彈。 該導彈的最大特點是成本低、速度快、能攜帶多種彈頭。在攜帶138千克的彈頭時,射程為1300千米,巡航速度為3馬赫。但是,美國海軍后來決定從這個方案過渡到新的“快鷹”(Fasthawk)計劃?!翱禚棥睂検?a href="/hebeideji/5189829401660905554.html">波音公司北美公司提出的用于替換“戰斧”導彈的超音速巡航導彈。但由于種種原因,美國于1998年也取消了“快鷹”計劃。
在20世紀90年代中期,印度開始著手用俄羅斯“日炙”SS-N-22超音速艦對艦導彈改進發展成一種艦載導彈,計劃裝備16艘驅逐艦,同時對艦上火控雷達進行改造。由于“日炙”導彈射程僅為90千米,改進型射程才達120千米,印度為了把射程增加到290千米,同時突破超音速動力裝置技術問題,后來就進一步加強了與俄羅斯的技術交流。為落實措施,1998年印度國防研究發展組織和莫斯科機器制造科學研究所合資組建了布拉莫斯公司,進行聯合攻關。“布拉莫斯”超音速巡航導彈就是由該公司研制的,并以公司名稱給其冠名。2004年11月,印度海軍從印東部奧里薩邦附近海域成功試射了一枚“布拉莫斯”超音速巡航導彈。“布拉莫斯”超音速巡航導彈的最大射程為290千米,最大飛行高度14千米,巡航高度低于100米,飛行速度2.8~3馬赫,改進后的型號還可以從戰機上發射,成為空射巡航導彈,甚至可以從地面機動車上發射,成為陸射巡航導彈。
中國研制歷程
1956年10月8日,中國成立第一個導彈火箭研究機構——國防部第五研究院,由錢學森任院長,梁思禮負責導彈控制系統研究。
1963年,錢學森和梁守磐在國防部第五研究院工作會議上首次提出發展裝備沖壓噴氣發動機的超音速反艦導彈。雖然在錢學森和梁守磐提出新型導彈構想的同一年,代號為三號彈,后來被稱為海鷹-3號的新型岸艦導彈已經開始了方案論證,而超音速導彈所需的沖壓發動機的研制工作也已起步。但是之后三年受政治運動影響沒有進展,直到1967年研制才開始步入正軌,并于1970年組裝完成了第一枚遙測彈。針對亞音速導彈容易被攔截的缺陷,梁守還先后主持設計了海鷹-3和鷹擊-1兩款超音速反艦導彈。雖然兩款導彈最終沒有服役,但其研發經驗為后來超音速反艦導彈的研究奠定了基礎。
2014年11月,中國研發的CX-1(超巡1號)大型超音速巡航導彈在中國國際航空航天博覽會首次亮相。“超巡1號”屬于第三代超音速巡航導彈,采用彈頭進氣的中心錐軸對稱進氣道,整個彈體實現了高度一體化的流線結構?!俺?號”超音速巡航導彈全長8.85米,彈徑0.7米,起飛重量3.5噸,戰斗部重達260千克,最大射程為280千米,可在1.7萬米高空以3馬赫速度巡航,也能在低空以2.3馬赫的速度突襲。
2019年10月1日,中國自主設計、研制、生產的長劍-100超音速巡航導彈首次在中國中華人民共和國國慶節閱兵式上公開亮相。長劍-100超音速巡航導彈采用陸基機動發射方式,以超音速飛行,擊中目標時的動能毀傷效果顯著提升,不僅可以有效摧毀地面或半地下固定目標,也可以用于攻擊時間敏感型的地面或海上慢速運動目標。
基本設計
整體結構
超音速巡航導彈主要由彈體、推進系統、制導系統和戰斗部系統組成。其研制中的最大難題,就是超音速動力裝置的設計和制造。導彈超音速飛行時需要消耗大量燃料,這勢必會影響射程,有時為達到超音速甚至犧牲有效載荷,而想要不降低射程和有效載荷,就必須加大導彈的尺寸,但這又容易被敵方發現。通常超音速巡航導彈采用較高的飛行軌道來增加防御者的探測難度。但導彈飛得越快,溫度越高,也容易被紅外探測器發現和跟蹤。因而超音速巡航導彈必須掌握超音速性能、增加射程和高度隱身等關鍵技術。
彈體
彈體結構主要包括彈身、彈翼、操縱面三個部分,彈身也就是導彈的外殼,主要功能就是裝載。彈體為導彈提供所需的空氣動力學特性,彈翼的主要功能是提供導彈飛向所需的升力,其實質上與機翼作用完全相同。此外,超音速巡航導彈在平流層內較高的高度飛行會產生極大的摩擦阻力,如果飛行高度變低,那么空氣密度也會變大,溫度將直線上升,甚至一些極限狀態下,溫度可以達到10000攝氏度。巡航導彈的飛行高度并不穩定,這意味著其表面溫度會隨時變化,為了使導彈能在高溫環境下繼續執行任務,必須要使用耐高溫材料,因此各國都會使用自己的“復合材料”來做彈體材料。
推進系統
推進系統是導彈飛行依靠的動力裝置,也就是導彈的發動機系統,一般包括發動機的燃料,也被稱為推進劑供應系統。燃料的化學燃燒需要氧化劑,導彈的發動機包括自帶氧化劑的火箭發動機和利用大氣層中的氧氣的航空吸氣式噴氣發動機兩大類。超音速動力裝置是超音速巡航導彈的關鍵難題,比如“布拉莫斯”超音速巡航導彈是采用俄羅斯的液體燃料整體式火箭沖壓發動機予以解決的。在導彈的戰斗部艙后安裝著沖壓噴氣發動機的液體燃料箱,箱內充填著航空煤油類燃料。緊接著是沖壓發動機噴注和火焰穩定之類的部件,在其兩側的彈體上裝有彈翼。再往后是沖壓發動機的燃料室,室內裝有固體火箭助推器。末端是沖壓發動機尾噴管,在其外側彈體上裝有舵機。制導和控制設備裝在戰斗部的前端。發射時,先是固體火箭助推器點火工作,工作完后向后排出拋掉,隨即沖壓發動機啟動工作,給導彈提供巡航推力,并以設計的馬赫飛行。沖壓發動機的優點是高速狀態下工作性能良好,且結構簡單成本較低,缺點是不能自行啟動,須用助推器推動到一定速度后才能有效工作。
制導系統
導彈之所以能精確命中目標,依靠的就是精確制導技術,而實現精確制導技術的彈上系統就是制導系統,制導系統包括導引系統、信息處理系統和控制系統三個部分。與彈道導彈的研制相比,超音速巡航導彈的制導系統更復雜一些,其不僅要保持超音速飛行狀態,還要根據需要頻繁變軌,這對制導系統提出了更高的要求。制導系統常采用慣性、星光、遙控、尋的、圖像匹配等制導方式,并多以其中兩種或兩種以上方式組成復合制導。攻擊固定目標的巡航導彈通常采用慣性-地形匹配制導。攻擊活動目標的巡航導彈多采用慣性-尋的制導。
慣性制導主要依賴于彈載慣性測量儀表,不依賴于外部信息,導彈在飛行全過程中自主導航,但飛行時間越長則累積誤差越大。而地形匹配制導是通過數字地形圖的高程差進行制導,通常需要選擇幾個或十幾個地形起伏明顯的定位區,巡航導彈借助彈載計算機、雷達高度計、氣壓高度計等進行高程測量與比對,即可修正偏差,命中精度可達20米級且與射程遠近無關,但這種制導方式還需要借助測地衛星等對預定打擊目標區域和飛行航線全程的精確測圖,數據處理量極大,綜合保障難度大。景像匹配制導是比對實際景像與目標圖像的吻合度,即按圖索驥,巡航導彈在發射之前裝載預定打擊目標圖像數據,在接近目標區幾十千米距離上打開彈載攝像機,實時獲取目標區的圖像信息并進行比對,即可準確尋找到預定打擊目標。在這樣的復合制導之下,巡航導彈通??梢詫崿F十米級命中精度,精準命中并摧毀地面或半地下固定目標。
戰斗部
戰斗部系統是導彈武器賴以最終打擊目標的毀傷裝置,戰斗部也被稱為彈頭。超音速巡航導彈的主要目的就是直接摧毀目標,因此一般搭載常規彈頭。而且導彈超音速飛行時需要消耗大量燃料,這勢必會影響射程,為達到超音速有時甚至要犧牲有效載荷,也就是說超音速巡航導彈的彈頭重量會有限制。例如“布拉莫斯”超音速巡航導彈只能搭載200至300千克的常規彈頭。
典型型號
長劍-100
長劍-100是中國自主設計、研制、生產的超音速巡航導彈。由于超音速飛行,不僅時間大大縮短,動能毀傷效果和打擊精度也顯著提升,因此不僅可以攻擊地面和半地下固定目標,也可以攻擊航母等海上大型慢速運動目標。
P-800寶石導彈
П-800“瑪瑙(Оникс)”(北約代號SS-N-26、Strobile)是蘇聯切洛梅設計局1983年設計用來取代P-270“蚊子”和P-700“花崗巖”的超音速反艦導彈,是P-700的改進版,GRAU編號3M55,空射型編號為Kh-61。出口型稱為Яхонт,意為紅寶石或藍寶石,外界通稱寶石反艦導彈。外界暫無人知曉該導彈的指標、名稱、戰略和戰術特性。
P-270白蛉導彈
P-270白蛉導彈(P-270 Moskit),北約代號SS-N-22“日炙”,是蘇聯的中程超音速巡航導彈,能夠摧毀最遠120千米范圍內的船只。該導彈最初設計為艦射導彈,后經多次改裝,可從陸地(改裝卡車)、水下(潛艇)和空中(蘇霍伊航空集團Su-33全天候航空母艦)發射。該導彈在高空速度可達3馬赫以上,在低空速度可達2.2馬赫。可以攜帶300千克的常規或核彈頭。
ASMP-A核巡航導彈
ASMP-A超音速核巡航導彈是法國核力量的重要組成部分,其最大射程500千米,飛行速度3馬赫,可搭載一枚30萬噸當量的核彈頭,是法軍戰術核打擊的主要手段。
布拉莫斯巡航導彈
“布拉莫斯”超音速巡航導彈由印度國防研究及發展組織(DRDO)和俄羅斯的切洛梅設計局合作成立的布拉莫斯航太公司所研發。“布拉莫斯”巡航導彈的主要戰術技術指標是,彈長8米,發射質量3噸,可攜帶200千克的常規彈頭,最大射程為290千米,最大飛行高度14千米,巡航高度低于100米,飛行速度2.8~3馬赫,可攻擊大、中型水面艦艇,也可用來攻擊陸地目標。它不僅能從軍艦上發射,而且能從潛艇上發射,成為潛射巡航導彈。改進后的型號還可以從戰機上發射,成為空射巡航導彈,甚至可以從地面機動車上發射,成為陸射巡航導彈。
服役情況
采用國家或部門
2019年10月1日,在中華人民共和國成立70周年閱兵式上,中國人民解放軍火箭軍在戰略打擊模塊中展示了新式精確打擊武器:長劍-100超音速巡航導彈。此導彈采用陸基機動發射方式,從亞音速提高到超音速,實現了飛行速度上的重大跨越,作戰能力也會顯著提升。
2021年7月,印度軍方透露,已經在北部邊境地區部署第四個“布拉莫斯”超音速巡航導彈團。印度陸軍是世界上為數不多的裝備有巡航導彈的陸軍,其“布拉莫斯”超音速巡航導彈具有良好機動發射能力、強大突防能力和遠程精確打擊能力,已成為印陸軍重要的殺手锏裝備。
重要事件
2022年3月9日,印度空軍“誤射”一枚“布拉莫斯”超音速反艦導彈,導彈落入巴基斯坦境內,未造成人員傷亡。隨后,印度成立事件調查委員會,認定這是在例行維護過程中因技術故障導致的意外事故,要求印度空軍對各種程序規范進行審查,以確保將來不會發生類似事件。巴基斯坦就該事件向印方提出抗議,對由于兩國缺乏有力的降低風險的協議或機制,對類似意外可能升級并引發沖突表示擔憂。
2023年3月28日,俄羅斯海軍向日本海的一個模擬目標試射了超音速反艦導彈。兩艘船對位于大約100千米外的一艘模擬敵軍軍艦發動了導彈攻擊,兩枚具有常規和核彈頭能力的白蛉(Moskit)超音速巡航導彈成功擊中目標。
2024年1月,印度計劃向菲律賓出口“布拉莫斯”超音速巡航導彈地面系統。早于2022年1月,布拉莫斯公司與菲律賓國防部簽署合同,菲律賓花了3.75億美元,一共向印度采購了5個連100枚的“布拉莫斯”岸基反艦導彈,其中海軍裝備三個連,陸軍裝備兩個連。每個導彈連配備三輛導彈發射車,每輛發射車配有三枚導彈。
參考資料 >
長劍-100超音速巡航導彈有多厲害.中國青年報.2024-03-12
U.S. Hypersonic Weapons and Alternatives.cbo.gov.2024-03-12
俄羅斯典型反艦導彈盤點.中關村管委會.2024-03-12
ASMP-A核巡航導彈.華夏經緯.2024-03-14
印度成功試射超音速巡航導彈.國家航天局.2024-03-12
印度陸軍的殺手锏“布拉莫斯”導彈到底怎么樣?.澎湃新聞.2024-03-12
巡航導彈如何成為“空中利劍”?一探巡航導彈的百年進化史.新華網.2024-03-14
形形色色的高超聲速武器(三):高超聲速反艦導彈.光明網.2024-03-12
【1956年】我國第一個導彈火箭研究機構成立.國務院國資委.2024-03-15
中國海軍超音速反艦導彈發展史 (組圖: ).中國軍事圖片中心.2024-03-15
中國海軍超音速反艦導彈發展史 (組圖: ).中國軍事圖片中心.2024-03-15
從小二黑到中國飛魚——鷹擊8系列反艦導彈族譜_高清圖集_新浪網.新浪網.2024-03-15
廠商:中國CX1未抄襲印度布拉莫斯 外形像不奇怪.手機環球網.2024-03-19
《導彈系列》⑤導彈為啥能指哪打哪?導彈系統結構了解下.光明網.2024-03-12
“鋯石”導彈:1000公里外獵殺美航母,鷹擊21或更勝一籌.騰訊網.2024-03-14
印度成功試射一枚增程版“布拉莫斯”超音速巡航導彈.新華網.2024-03-14
俄海軍接收新型巡航導彈 目前參數特性保密(圖).中國新聞網.2024-03-14
印度仇恨中國,賣菲律賓300公里導彈,仁愛礁黃巖島進入射程!.中華網.2024-03-15
P-270 Moskit/SS-N-22 Sunburn.Missile Defense Advocacy Alliance.2024-03-15
印度“誤射”導彈的背后 暴露了哪些缺陷和不足.新華網.2024-03-15
俄羅斯向日本海目標試射超音速導彈.ALJAZEERA.2024-03-15