新型导弹突袭乌克兰，高超音速武器果真无法拦截？_风闻
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俄罗斯日前成功试射“榛树”高超音速导弹，宣称其速度达10马赫，现有防空系统无法拦截。这一事件引发西方震动，高超音速导弹的突防能力与防御挑战成为争议焦点。实际上，我国科学家钱学森先生最早提出了“高超音速”这个名词，而现阶段可以认为，采用“钱学森弹道”的飞行器才是无法被拦截的。
撰文 | 崔凯（中国空气动力学会科学传播和普及工作委员会主任）
2024年11月21日，一枚并未携带核战斗部的新型导弹从俄罗斯阿斯特拉罕州第四发射试验场发射，袭击了位于乌克兰第聂伯罗市的乌克兰南方机械制造厂。袭击之后的当晚，俄罗斯总统普京发表电视讲话宣称，在此次攻击中，俄军“实战测试”了代号“榛树”的新型中程高超音速（或称高超声速）导弹，但并没有搭载核弹头。普京还称，这枚导弹以10马赫，也就是每秒2.5到3公里的速度对目标进行了攻击，世界上现有的防空系统，以及美国人在欧洲建立的导弹防御系统，都无法拦截这种导弹。
此次事件使西方颇为震动。12月7日，美国《国家利益》双月刊网站刊登了国家安全分析师布兰登·韦彻特（Brandon J. Weichert）所撰写的一篇文章，标题为《美国的“榛树”高超音速武器噩梦开始了》。文中指出，“榛树”导弹可以携带6至8枚常规弹头或核弹头，打击范围可以覆盖欧洲全境以及美国西海岸。文章还指出，俄罗斯拥有“榛树”导弹改变了现有力量对比，不管是在乌克兰，还是更广泛的国际体系中。美国既没有可用的高超音速武器库，也没有防御这些毁灭性系统的可靠能力。“榛树”作为战场上一个重要角色的到来意味着，西方没有谁是安全的。
不过，也有学者对此次事件及“榛树”武器系统的能力持不同观点。美国明德大学蒙特雷国际研究学院（Middlebury Institute of International Studies at Monterey）詹姆斯·马丁防扩散研究中心（James Martin Center for Nonproliferation Studies）主任杰弗里·刘易斯（Jeffrey Lewis）就认为，“榛树”导弹实际上是在俄罗斯RS-26洲际导弹基础上，通过移除一级助推器降级开发而来，实际上是通过牺牲射程来换取实战性能的提升。这种改装虽然让导弹具备了一定的高超音速特征，但这个级别的所有弹道导弹在再入阶段都会达到高超音速。他还认为，从防御角度看，美国的“标准-3”Block IIA反导系统和以色列的“箭-3”系统都有能力拦截此类导弹。
高超音速技术被认为将是“改变未来战争游戏规则”的颠覆性技术，近年来也逐渐成为新一轮技术竞赛的焦点之一，而“榛树”事件对于这一领域的竞争无疑起到了推波助澜的作用。不过，“高超音速”这一名词本身却并不是一个新概念，而是早在1946年就由我国科学家钱学森先生提出。依据定义，高超音速描述的仅仅是一个速度范围，即速度达到或者超过5倍音速（即5马赫）的飞行。如果仅仅考虑速度定义，已有的许多武器都可以纳入这个范畴，而围绕这类武器的攻与防也已历经了数十年之久。
弹道导弹的攻防对抗
弹道导弹，特别是洲际弹道导弹（Inter-Continental Ballistic Missile，ICBM）是美国和前苏联冷战时期经常见诸报端的名词，甚至可以作为那段特殊时期的代表性词汇。广义而言，ICBM可以算是最早的高超音速武器，因为其最大飞行速度一般会超过20马赫。尽管弹道导弹对于冷战时期两个核大国而言，都是最为强有力的威慑型军事装备，但其基本原理并不复杂。
如果我们站在地面上，用力向斜上方抛出一颗石头，石头会在空中以抛物线的轨迹飞行一段距离，可能是十几米或者几十米。如果想抛得远一点，需要借助器具，比如古代攻城中经常使用的投石机，石头的飞行距离可能会达到几百米。如果想再远一点，可以用火炮，利用火药点火后爆炸产生的能量，可以将炮弹送得更远，会达到几千米甚至几十千米。当然，炮弹的出膛速度要比手抛石头高了很多倍。可见，初始发射速度越高，石头或者弹头飞行距离就越远，但其在空中飞行的轨迹一直呈抛物线状态。
如果我们期望一枚弹头能够飞得非常远，比如几千千米，甚至上万千米，那么大炮也不够用了，所能采用的只有运载火箭（或称助推火箭）。而且随着弹头飞行距离的增加，火箭的级数也相应增加，这一点与我们常见的卫星发射十分相似，只不过卫星的目的地是在太空中，而弹头的目标地点则是地球上的另一个地方。
既然弹道导弹的飞行轨迹是一条抛物线，那么一旦发射后，其飞行轨迹就可以预测出来。我们可以举这样一个例子，如果我们想在高速公路上拦截一辆高速行驶的汽车，由于汽车只能沿高速公路行驶，所以只要拦截地点和行驶的汽车之间没有下高速的出口，其路线就可以精准预测，此时只需在汽车行进的前方铺设路障，那么就一定会拦截到。
拦截弹道导弹也是类似的道理，只不过具体实施起来要复杂得多。当发现敌方的导弹发射升空后，空中的卫星系统和地面雷达系统会尝试一直跟踪导弹，并对其飞行轨迹进行计算和预测，导弹飞到适合拦截的区域后，就可以发射拦截弹，以“迎头痛击”的方式摧毁弹道导弹。当然，由于弹道导弹在空中飞行的范围非常大，要想精准地撞上也是很不容易的。所以，拦截弹道导弹并不能保证百分之百成功（实际上，失败的概率经常比成功概率还要大）。如果要增加拦截概率，可以像高速公路上拦截汽车多设置几道障碍那样，一次多发射几枚拦截弹，这样就可以有效提高拦截概率。
提高弹道导弹的突防能力
有了导弹拦截系统的防守，弹道导弹的研发者自然就要想一些改进办法，使导弹被拦截的可能性减小，这就衍生出一系列弹道导弹的改进和变种。
第一种方式是采用压低弹道。传统的弹道导弹为了尽可能增大射程，一般采用最小能量弹道，以这种轨迹飞行时，导弹在飞行中的最大高度很高。比如美国上世纪六十年代研制装备的大力神II（Titan II）洲际弹道导弹，其最大射程超过10000千米，最大弹道高度接近海拔1000千米。采用这样的高抛弹道飞行，使得导弹很容易被侦测和跟踪。压低弹道就是采用倾斜发射或者发射后迅速转弯等方式，使弹道抛物线的弧度变大，大幅降低最大飞行高度，从而降低导弹被探测到的可能性。此外，采用压低弹道，导弹大部分时间都在大气层内飞行，可以在飞行中利用空气动力转弯机动，进一步增加其反拦截能力。
第二种方式是采用多弹头，其做法就是将“抛一个石头”变为“抛一把石头”。弹头多了，突破对方防御系统的概率自然会增大，因为只要其中一枚或者一部分弹头没有被拦截，就仍可对敌方实现有效打击。此外，多个弹头就需要拦截方发射更多枚拦截弹进行拦截，对于消耗敌方拦截火力也大有好处。
还有一种相对古老的方式是末段机动。美国上世纪八十年代研制和部署的潘兴II导弹就属于这种类型。这种方式是对弹头的外形进行适当改进并加装控制舵面。这样在弹头飞行的末段可以利用空气动力转弯并改变其飞行轨迹，一方面可以增加打击的精度，另一方面也可以躲避敌方的拦截导弹。不过这种方式仅对飞行的末段突防有效。
上述几种方式也可以组合使用，最为典型的就是俄罗斯研制的大名鼎鼎的“伊斯坎德尔（Iskander）”战术级弹道导弹。它在弹道形式上采用了压低弹道，在飞行过程中可以相对灵活地转弯。此外，除了自身携带的毁伤弹头以外，还能携带多枚只有几十厘米长的诱饵弹头，使拦截方在雷达上难以分辨哪一个目标才是真实弹头，从而无从下手。而据分析，在俄乌战争中屡屡出镜的kh-47m2“匕首（Kinzhal）”导弹就是在“伊斯坎德尔”导弹基础上进行改进而形成的空射型战术级导弹，其最大飞行速度可以超过10马赫。
高超音速滑翔飞行器——从“抛石头”变成“纸飞机”
虽然前述绝大多数弹道导弹的飞行马赫数都在5以上，已经进入了高超音速飞行的速域范围内，但由于其飞行弹道呈现为抛物线，有相当长的时间是在大气层外飞行，因此一般意义上认为这类弹头是“穿过”大气层，而不是在大气层内“飞行”。而近年来业界更为认可的高超音速飞行器则只有两类，一类是高超音速巡航飞行器，另一类是高超音速滑翔飞行器。
如果用“抛石头”来比拟弹道导弹，则高超音速滑翔飞行器可以更加形象地比拟为“纸飞机”。高超音速滑翔飞行器的发射及爬升方式与弹道导弹基本一致，都是由运载火箭将弹头送至一定的高度和速度，之后火箭与弹头分离。与弹道导弹按惯性弹道飞行所不同的是，采用高超音速滑翔飞行的弹头会像纸飞机一样在空中飞行，只不过其飞行速度比纸飞机要快得多，最大可以达到20马赫以上。
值得一提的是，虽然高超音速滑翔飞行器真正引起世界各国的关注仅是最近20年左右的事情，但这种飞行模式的提出却是早在上个世纪四十年代，其提出者仍然是著名的科学家钱学森。因此，这种弹道也经常被称为“钱学森弹道”。
相比于弹道导弹，高超音速滑翔飞行器最明显的优势就是极强的突防能力，主要原因有如下几点：
首先是探测难，高超音速滑翔飞行器全程都在大气层内飞行，且飞行高度比压低弹道的导弹更低，因此更加不容易被探测到，甚至可以利用地球曲率的遮蔽效应隐藏自己不被发现。
其次是预测难，由于采用“钱学森弹道”，其飞行轨迹完全无法预测，现有反导系统在这种弹道面前基本上完全失效。
第三，高超音速滑翔飞行器不仅探测难、预测难，由于全程在大气层内飞行，还可以充分利用空气动力进行大幅度和大范围三维转弯机动飞行，不但可以躲避拦截导弹，甚至可以主动避开敌方的雷达探测区。综上几点，至少现阶段可以认为，除了误打误撞的随机事件以外，高超音速滑翔飞行器是无法被拦截的。
虽然高超音速滑翔飞行器的基本飞行原理与纸飞机一样简单，但其研制难度却十分大。由于飞行模式与传统弹道导弹完全不同，因此在气动外形、结构热防护、控制系统等方面都提出了新的挑战，其中，首要的难点就是外形。
传统的弹道导弹一般采用轴对称体的外形，这种外形的优点是装填效率高，稳定性好。但采用这样的外形在大气层内飞行时只能产生很小的升力，无法实现远距离的滑翔飞行，因此必须采用全新的气动外形设计。依据目前的研制情况，主要有两条思路，一条是在轴对称外形的基础上增加翼面提高升力，另一条是采用全新的升力体外形设计。
相比之下，第一条思路可以在相当程度上继承弹道导弹的相关设计经验，因此技术难度相对小一点，而且可以直接使用成熟的运载火箭，武器通用化程度相对更好。美国陆军和海军联合支持的通用高超音速滑翔体项目（Common Hypersonic Glide Body，C-HGB）就遵循了这一思路。作为这一项目的实际落地应用之一，代号“暗鹰”的美国陆军长距离高超音速武器（Long-Range Hypersonic Weapon，LRHW）所采用的具体外形是轴对称双锥体加四片机翼。
采用轴对称机体加翼面的方案，主要缺陷是其空气动力学性能相较于弹道导弹而言，只能获得有限提升。由于高超音速滑翔飞行器全程在大气层内飞行，当其与运载火箭分离后，飞行距离以及机动能力几乎完全取决于其空气动力学性能，因此，采用轴对称机体加翼面的气动外形虽然在弹道形式上采用滑翔方式，但很难将这一新型弹道的优势充分发挥出来。
与之相比，升力体以及乘波体等新型外形则可以有效弥补这一不足。美国国防高级研究计划局（DARPA）支持的FALCON“猎鹰”项目中的HTV-2飞行器和美国空军支持的空射快速响应武器（Air-launched Rapid Response Weapon，ARRW）项目的飞行器都使用了这种方案。其中后者已经被分配了AGM-183A的型号编号，但从现有发布信息看，其最近几次飞行试验都因各种意外或者问题而宣告失败。
不过，凡事有利必有弊，升力体外形虽然空气动力学性能更好，但其外形一般扁平，内部空间较轴对称体大幅减少，进而导致其装载能力降低。此外，升力体外形的操控难度更大，特别是对于高超音速滑翔飞行器，其飞行马赫数和飞行高度变化范围很大，又使得操控问题进一步加剧。正是因为这些困难，美国HTV-2高超音速试验飞行器的多次飞行试验均告失败。
“榛树”导弹是否真的“无法拦截”？
截至目前为止，俄罗斯对外公布的高超音速滑翔飞行器仅为“先锋（Avangard）”导弹一种，且只公布了其效果图和三维动画视频，并没有公布任何真正的实物图片。除此之外，虽然近年来俄罗斯官方和普京对于其“匕首”武器系统也多次使用“高超音速”这一名词来称呼，但一般认为其仍属于弹道导弹一类，而且据称在实战中也曾被乌克兰成功拦截。
由于“榛树”导弹目前公布的信息极少，所以真实情况如何尚无法确切得知，但综合目前各种情况和分析，最大的可能性其仍是一种采用压低弹道的弹道导弹。不过，从弹头落地视频还可以明显看出，此导弹安装了至少6枚分弹头，这无疑可以进一步增强该款导弹的反拦截能力。因此，普京所说“榛树”导弹“无法拦截”固然有一定的夸大成分，但客观的说，就目前水平而言，拦截这种导弹的困难属实很大。至于未来如何，则只能等待实际的检验了。
参考文献
[1] https://www.xinhuanet.com/milpro/20241210/8a06dffa960a4145bbebf409a284ed8a/c.html
[2] https://gamedevolution.com/news/does-usa-have-to-be-afraid-from-russian-hypersonic-oreshnik-missile/
[3] https://www.usnews.com/news/world/articles/2024-11-21/us-believes-russias-attack-in-ukraine-showcased-new-missile
[4] https://www.sohu.com/a/816984333_121500923
[5] 吴小宁，李悦，杨青格，俄罗斯伊斯坎德尔导弹作战能力分析，战术导弹技术，2022 (06)
[6] Corinne Kramer，U.S. Hypersonic Weapons and Alternatives，presented in Congressional Budget Office，2023
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