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时间: 2024-11-04 10:40:35 | 作者: 行业新闻
年部署其第一种进攻性高超音速武器。这些海射助推滑翔导弹将使分散在全球的舰队能够在一小时内用常规弹头打击世界上几乎任何目标。
2018年,五角大楼委托美国海军开发一种中程进攻性高超音速导弹,作为美国海军和美国陆军服务优化武器系统的基础。海军的高超音速武器被称为常规快速打击(CPS)系统,而陆军的被称为远程高超音速武器(LRHW)。每个军种都将把导弹部署在特定军种的发射容器中,并集成到特定军种火力控制管理系统中,但两者都将使用美国海军正在开发的相同的高超音速导弹(AUR)。完全组装的导弹或AUR将由一个两级固体燃料助推火箭组成,顶部是无动力的通用高超音速滑翔体(C-HGB),该滑翔体携带非爆炸动能抛射弹头。助推器级的直径为82.5厘米。根据美国陆军描绘的13.8米长的运输-架设-发射器(TEL)拖车上LRHW发射集装箱的插图,AUR的总长度似乎约为12米。
美国海军于2019年启动了CPS计划,选择洛克希德·马丁公司作为主要承包商来设计、开发和建造武器系统。诺斯罗普·格鲁曼公司的任务是开发助推器,而动力系统公司(Dynetics)技术解决方案公司收到了为这两种服务建造20个C-HGB模块的初步合同。
CPS被设想为一种高超音速助推滑翔导弹。助推火箭将把高超音速滑翔体(HGB)加速到高超音速,达到海拔约100公里的远地点。无动力的HGB将与用过的助推器分离并迅速下降,在滑向目标时保持高超音速。它将在相比来说较低的高度接近目标,在防空和导弹防御传感器的掩护下飞行,直到攻击后期。与弹道弹头不同,HGB将保持完全可操纵性,根据自身的需求改变航向以避免被探测,躲避拦截弹,并利用地形掩盖其接近。
设想的精确速度仍然是保密的,但根据定义,高超音速武器的速度达到5马赫或更高。射程也被分类,但通常认为CPS的射程与美国陆军的LRHW相似,或超过2775公里。
虽然CPS(与美国武装部队目前实施的其他高超音速武器计划一样)将配备常规弹头,但它是在海军战略系统计划办公室的职权范围内开发的。SSP主管、海军中将约翰·沃尔夫表示,鉴于该武器的全球覆盖范围、速度和打击高价值目标的能力,它被视为一项战略资产。新武器应该为舰队提供灵活性和战术/战略选择。随着CPS武装舰艇部署在全球各地,美国海军将能够在发射后一小时内打击地球上几乎任何一点。
高超音速导弹可以从敌人禁区外发射,如反进入/区域拒止(A2/AD)区,这被认为在印太地区特别有利。基于潜艇的CPS可以在离敌方海岸更近的地方发射,包括从A2/AD区域内发射,从而进一步缩短飞行时间或攻击内陆深处的目标。然而,高超音速导弹将增加而不是取代现有的导弹库;每艘CPS武装舰艇将只携带少量高超音速导弹。在实践中,复杂而昂贵的导弹将保留用于远程、时间敏感或防御能力强的高价值目标,并消除防空或反舰导弹装置等A2/AD障碍,为更常规的武器系统开辟攻击走廊。
▲2020年3月,在一次早期飞行测试中,(C-HGB)在传统助推火箭的顶部发射
CPS将被部署在朱姆沃尔特级(DDG 1000级)导弹驱逐舰和弗吉尼亚级(SSN 774级)攻击核潜艇上。从水面舰艇上部署武器需要所谓的“冷启动”,即在发射武器发动机之前,通过气体发生器将导弹从发射管中排出。
潜艇发射要求更高,因为在助推器点火之前,气体压力必须充足大,才能将导弹推出水面。海军中将约翰·沃尔夫说:“我们的第一个挑战是:我们能开发一种空中发射吗?绝大多数都是加压空气,把武器从朱姆沃尔特号上拿出来,就在空中,这样它就会熄灭,我们就没有所有的热气了。我们实际上已经证明,我们已做了测试……下一个挑战是建造水下发射。”
2023年2月17日,洛克希德·马丁公司宣布,他们已收到在朱姆沃尔特级驱逐舰上集成CPS武器系统的全面合同。2月份授予的初始合同价值为11亿美元。如果行使合同下的所有选择权,总价值将升至20亿美元。该合同将建立在洛克希德·马丁公司依据2022年合同已经进行的早期设计工作的基础上。
根据新的奖项,洛克希德·马丁公司作为总承包商,将为朱姆沃尔特级提供发射器系统、武器控制、AUR和平台集成支持。根据洛克希德公司的新闻稿,该公司与行业合作伙伴诺斯罗普·格鲁曼公司和通用动力任务系统公司“有望在20世纪20年代中期前提供CPS地射海基高超音速打击能力。”
早在2023年1月,海军就授予亨廷顿英格尔斯工业公司(HII)一份1050万美元的合同,为朱姆沃尔特号(DDG 1000)和迈克尔·曼苏尔号(DDD 1001)的现代化工作做准备。现代化项目的规划阶段将于2023年12月完成。工程将于2024年初在密西西比州帕斯卡古拉的HII造船部门设施开始,届时驱逐舰将定时进行维护。朱姆沃尔特号驱逐舰将于2023年10月开始维修,并将首先进行改装,其次是迈克尔·曼苏尔号。第三艘驱逐舰,美国海军林登·B·约翰逊号驱逐舰(DDG 1002),将在几年后配备CPS,等待下一次定期维护。
▲艺术家从水面战舰上发射CPS的概念。这张图片显示了一个概念配置,其中只有一个155毫米炮塔被更换,而事实上两个炮塔都将被拆除
安装CPS需要对驱逐舰进行重大改造,包括拆除两座155毫米炮塔。这将允许在前甲板上安装四个大型导弹垂直发射系统(LM-VLS)模块,右舷和左舷各两个。每个LM-VLS的直径为2.2米,可容纳三个AUR,每艘船总共可容纳12枚高超音速导弹。除了炮塔外,所有相关弹药和支持设施都将被拆除,为LM-VLS模块和冷发射气体系统腾出空间,以便在启动助推电机之前推动AUR离开舰艇。
DDG 1000项目经理马修·施罗德上尉在2022年3月表示:“我们将拆除大约五个平台,以容纳导弹的高度,这比库存中的其他导弹要大得多。”。通用动力巴斯钢铁厂将生产LM-VLS。该公司于2022年8月收到了一份采购长周期材料的合同,预计将于2024年6月交付模块。
安装LM-VLS模块只是第一步。将高超音速武器集成到舰艇的作战系统中被认为是一个重大挑战。朱姆沃尔特综合作战系统项目执行官泰森·杨上尉负责管理改装过程,以便在该级上部署高超音速武器。
2023年2月1日,安装LM-VLS模块只是第一步。将高超音速武器集成到舰艇的作战系统中被认为是一个重大挑战。朱姆沃尔特综合作战系统项目执行官泰森·杨上尉负责管理改装过程,以便在该级上部署高超音速武器。
2023年2月1日,泰森·杨在美国海军工程师协会发表讲话,解释了海军计划在结构修改之外的额外程序。泰森·杨表示:“我们正在将水下武器控制管理系统与战术支持中心控制管理系统集成,以影响发射导弹的数据和信息传输。我们正在虚拟化这两套控制管理系统。我的综合作战系统和战术支持中心将于下个月进行实验室测试,然后我们将在港口和正在进行的船上演示。”。
在朱姆沃尔特级上完成CPS的集成后,海军计划在弗吉尼亚级攻击潜艇的Block V变体中添加高超音速武器。从第二艘舰艇开始,Block V配置将配备弗吉尼亚有效载荷模块(VPM),该模块长25.5米,插入船体中部,使新型攻击艇的总长度增加到141.5米。VPM将配备四个直列大直径发射管,每个发射管可容纳三种高超音速武器,每艘潜艇共12个CPS。或者,每个发射管可以携带和部署七枚巡航导弹,以及无人水下航行器(UUV)、无人机和特种作战装备。
在美国海军工程师协会发表讲话,解释了海军计划在结构修改之外的额外程序。泰森·杨表示:“我们正在将水下武器控制管理系统与战术支持中心控制管理系统集成,以影响发射导弹的数据和信息传输。我们正在虚拟化这两套控制管理系统。我的综合作战系统和战术支持中心将于下个月进行实验室测试,然后我们将在港口和正在进行的潜艇上演示。”。
海军中将约翰·沃尔夫在2022年11月表示,海军正在建造一个水下试验台,用于从VPM代表性模块发射CPS原型;它将允许科学家研究导弹从发射管过渡到表面时的流体动力学,从而支持发射程序的发展。
约翰·沃尔夫上将在2022年11月2日的海军潜艇联盟研讨会间隙和记者说:“我们正在开始建造一个进行水下发射测试的设施,这样我们就能了解这种武器的用途,甚至在我们到达第一艘弗吉尼亚级舰艇之前。”。新设施将受益于用于开发战斧巡航导弹和三叉戟导弹水下发射技术的现有试验台的经验。
截至2022年,美国海军已在CPS开发和测试方面投资26亿美元。2023年已额外申请12亿美元。海军正在实施一项分三步进行的CPS采购计划,旨在开发可部署的原型并实现向生产的过渡。第一阶段目前正在进行中。它包括一个中层采办(MTA)快速原型项目,用于开发和演示高超音速、冷气体发射的原型能力。第二阶段将是MTA快速部署阶段,在朱姆沃尔特级驱逐舰上引入CPS。第三阶段也是最后一阶段将把CPS过渡到里程碑C的一个主要国防采办项目。这将导致在弗吉尼亚级SSN和剩余的朱姆沃尔特级舰艇上部署高超音速武器。
美国海军在2019年为第一阶段制定了主测试策略(MTS)。2021年6月,该项目由五角大楼作战测试与评估中心(DOT&E)主任监督,尽管实际测试周期仍由海军直接进行。虽然五角大楼正在寻求尽快建立高超音速武器能力,但测试周期是有意循序渐进的。
C-HGB于2020年3月通过常规助推火箭从夏威夷国防部太平洋导弹试验场发射成功。2021年,AUR助推器的两个固体火箭发动机级在位于犹他州海角的诺斯罗普·格鲁曼公司试验台的单独地面活动中成功发射。这三个事件为AUR的一系列完整飞行测试铺平了道路。
▲2021年5月,诺斯罗普·格鲁曼公司开发的CPS第一级固体火箭发动机的实弹地面试验
整个AUR的测试由陆军和海军通过联合飞行战役(JFC)联合进行。第一阶段测试策略的目标是利用任务相关场景展示AUR原型的作战能力。2022年6月,在夏威夷的太平洋导弹试验设施进行的第一次AUR原型能力联合飞行试验(JFC-1)因飞行中未指明的“异常”而失败。
两个助推器级在测试期间都成功发射,但由于集成问题(五角大楼拒绝详细描述),HGB未达到目标。海军宣布,在测试后的两个月内发现并纠正了该缺陷,为JFC的进一步活动扫清了道路。
尽管美国海军对该项目的进展总体上持乐观态度,但五角大楼的测试办公室表示了一些怀疑。根据2023年1月发布的五角大楼作战测试与评估中心(DOT&E)2022财年年度报告,“在该计划的所有三个阶段,武器系统要求与飞行测试目标的一致性尚未成熟。”目前的测试仍侧重于飞行性能。报告说明,迄今为止进行的地面高超音速加速雪橇试验和飞行试验都没有包含具有作战代表性的目标。目前计划的测试也是如此,这限制了可靠致命性数据的收集。该报告承认,USN目前正在更新MTS,以应对程序变化和其他性能指标。这些变化将得到五角大楼测试主管的批准。
正如DOT&E所指出的,飞行性能只是高超音速武器开发的一个方面。剩余的主要挑战包括开发可承受极端环境的创新材料,以及在持续温度达到1650℃的情况下为外部材料和机载电子设备提供隔热。这种温度对空气动力学性能的影响仍在研究中。
作为这项工作的一部分,海军与陆军和其他机构合作,使用携带实验有效载荷的探空火箭,提供材料和系统在现实高超音速环境中的性能数据。正如美国海军所描述的,精确探测火箭发射填补了地面测试和全系统飞行测试之间的关键空白,并支持进攻和防御高超音速技术的快速成熟。
▲海军作战部长迈克尔·吉尔迪上将参观了阿拉巴马州亨茨维尔附近的通用高超音速导弹生产设施,该设施为美国海军的常规快速打击计划和陆军的远程高超音速武器提供服务
陆军-海军联合高超音速导弹飞行试验预计将持续到2028年,同时各军种一起进行自己的平行试验计划。计划在2024年3月之前再举办四场JFC测试赛。测试JFC-2和JFC-3将针对陆军的作战概况,而JFC-4和JFC-5将重点展示CPS的冷发射能力。这些未来的JFC将需要对MTS进行额外更新。
海军打算提供一个总体测试战略,使计划的导弹飞行与CPS交付每个阶段的导弹能力计划进展相一致,包括重新评估性能和测试目标。此更新应在2024财年早期提交。
在这里,DOT&E报告再次批评计划中的方法过于狭隘,指出海军尚未确定测试条件和相关测试资源,以在三个CPS阶段做评估,“以充分评估杀伤性和[生存能力]以及在有威胁的环境中的作战效能。海军正在考虑将有威胁的环境纳入第一阶段测试,但由于开发测试要求,尚未做出承诺。这一些数据对于验证和使用运行测试的模型和模拟是必要的,数据收集的延迟可能会增加后期CPS阶段的运行测试成本。”
此外,DOT&E批评海军(迄今为止)未能证明有争议的环境对CPS原型性能的影响。对于第1阶段,该服务打算利用飞行环境建模和模拟、模拟环境中的部件测试以及全硬件在环评估的组合,来近似有争议的环境对CPS原型性能的影响。DOT&E指出,“海军尚未提供一个总体战略来评估CPS在所有三个采办阶段的竞争环境中的性能,这有几率会使三个阶段的测试设计效率低下,并可能在第2和第3阶段需要计划外测试资源。”
值得注意的是,计划中的五次JFC飞行试验都与CPS第1阶段有关。海军尚未制定支持第2和第3阶段计划的测试策略,尽管已经初步计划在2025年从朱姆沃尔特号进行飞行测试。DOT&E警告称,第一阶段CPS原型不够成熟,无法评估适用性指标,在2024财年完成第一阶段飞行测试之前,该办公室不会对CPS原型的能力和局限性做评估;关于CPS作战效能的综合报告将在2029财年第三阶段测试结束后提交。
虽然海军已经为部署CPS设定了具体的时间表,但与美国所有其他高超音速武器项目一样,该项目目前仍处于原型阶段。在原型测试验证武器系统的技术和操作成熟度之前,可能不早于2029年,才会决定接着来进行采购计划。
这不会阻止早期的部署工作。该军种计划于2025年在朱姆沃尔特级导弹驱逐舰上部署一个具有作战能力的原型,并于当年12月前进行海上实弹测试。然后,该舰将继续作为平台,从水面舰艇上验证高超音速武器部署的作战能力。海军希望从2029年开始,在第一艘弗吉尼亚级潜艇上实现CPS的全面作战能力(最初的目标是2028年,但由于第一艘配备VPM的潜艇的完工延迟,这一目标被推迟了)。
即使在实现全面运营能力后,CPS仍将是一项利基资产。2023年1月,国会预算办公室(CBO)的一份报告引用了五角大楼购买240枚CPS导弹的计划(估计单位成本为4100万美元)。这些武器最终将部署在三艘朱姆沃尔特级驱逐舰和19艘弗吉尼亚级潜艇上(Block V加上计划中的Block VI和Block VII变体),总共22个具有CPS能力的平台。
然而,弗吉尼亚级潜艇Block V至Block VII的总生产运行要到2030年代末才能投入到正常的使用中(如果Block VI和Block VII实际按计划采购)。然而,拥有CPS能力的比较小的舰队不应削弱武器系统的战略价值。现实地说,真正的“全球”影响力与战略资产无关,因需要部署这些资产的威胁往往来自相对较少的敌对行为者。
此外,CPS并不是美国军方唯一的高超音速资产。CPS与同样正在开发的陆基和机载资产协同作战,将构成一个新的、常规武装但高超音速的战略三位一体的一部分。
▲美国海军使用携带实验有效载荷的探空火箭来支持高超音速武器计划。这些实验提供了材料和系统在真实高超音速环境中的性能数据
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