美海军的战斧5巡航导弹

作者:一剑破天
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引 言 

2020年11月30日和12月1日,美军阿利伯克级驱逐舰查菲号连续两天成功试射战斧 5 巡航导弹,表明美海军近年来一直推进的战斧系列巡航导弹改进计划取得成功,标志着新一代战斧的诞生,并将很快服役,使美战斧传奇再次得以延续。新一代战斧进行了多种技术改进,具有较为显著的性能特点。美海军之所以要在高超声速导弹时 代不遗余力地延续这种经典的亚音速武器,有其特殊的考虑。

1 美国战斧5巡航导弹的发展 

战斧导弹在过去数十年间作为美军对外干涉的主要手段多次参加实战,并根据使用和威胁不断改进,陆续发展了4大阶段型号。而近年来,在新技术的支持下,美军为应对新的战场形势,再次将改进战斧导弹作为应对多样化威胁的重要手段。 

1.1战斧4 

美军战斧巡航导弹自1983年服役以来,参与了美近年来几乎所有重大军事行动。在海湾战争中,美军共发射 228 枚战斧巡航导弹,成功率达到 85%,将伊拉克大量防御基础设施摧毁。在随后的科索沃和伊拉克、利比亚等多场对外战争中, 美军基本都是以战斧导弹作为开路先锋。同时,战斧导弹也在不断改进吸纳新技术,从战斧标准型一路发展到战斧4,其大量使用复合材料,具有良好的气动外形,不但具有一定的隐身能力与较好的突防性能,而且射程达到1667km。此外,由于安装了抗干扰 GPS 接收器和双向数据链,可在飞行过程中改变目标,命中精度达到7. 62 m之 内。虽然战斧4性能先进,但美军并未满足,2004年12月,在美海军接收第一批战斧4导弹的同时,就开始筹划发展更新型号的战斧5导弹。 

1.2 改进型战斧4 

虽然战斧5的起步较早,但其长期以来都是在战斧 4 的技术框架内进行技术验证,主要是通过更换老旧部件延长寿命15年,并采用模块化设计 和新制造技术降低造价。2010年10月,美海军完成联合多效应战斗部系统 (Joint Multi Effects Warhead System,JMEWS)首次实体测试,战斗部穿透两层靶板后击中混凝土靶标。2014 年 3 月, 雷神公司对战斧导弹卫星数据链路收发器进行升级,升级后控制人员可通过导弹卫星数据链,改变导弹飞行,锁定目标和节省燃料,还可在导弹发射后改变攻击目标。2014 年 4 月,雷声公司推出可对发出射频信号的移动目标进行导航和跟踪 的导引头,并于 2016 年 1 月搭载试验成功,使战斧导弹具备了打击地面或海上移动目标的能力。虽然这些改进都以战斧4为载体,但其为战斧5的进一步发展奠定了基础。2015 年,美推出海上打击型战斧导弹 (Maritime Strike Tomahawk,MST), 并进行了对海上目标的打击测试,测试中导弹成功击中移动的金属集装箱目标。当时有报道称其是战斧5,但实际直到 2018 年美海军才在 2019 财年预算中正式启动战斧5巡航导弹计划。

1.3 战斧5 

新的战斧5导弹充分吸收和利用了战斧4的改进成果,这使得其发展水到渠成。从 2019 年 3 月开始,美国海军通过中期再认证和改进计划,将战术战斧 Block4 升级为了Block5。这一过程包括两次主要升级:第一次是通过接收MST改装的战斧4,引入多模式传感器和相应设备,发展成可精确打击海上移动目标的新型战斧,也就是战斧5A。战斧5A型导弹改进了战斧4的导航和通信系统,使其具备了对海打击能力。第二次升级是为其换装联合多效应弹头系统 (JMEWS),为现在的高爆破片战斗部增加侵彻能力,从而扩大对陆攻击目标范围,这就是战斧Block5B。雷声公司透 露,将在美军现役的4000多枚战斧4型导弹进行服役中期返厂检修时,把其中一部分升级为 Block5A 型反舰巡航导弹,其他的导弹则升级为 Block5B对陆攻击巡航导弹。

2019 年 9 月,美海军航空系统司令部授予雷声公司3. 49亿美元合同,完成海上打击型战斧导弹(MST)项目第一阶段工作。该导弹打击距离 1852 km,预计在2023年2月前完成第一阶段的设计、集成、试验和评估工作,并改造装备超过200枚。2020年11月30日和12月1日,美阿利伯克级驱逐舰查菲号分别试射1枚战斧5导弹,分别命中了加州圣尼古拉斯岛和中国湖海军航空站的目标。期间,导弹利用最新的先进通信系统架构在飞行状态下重新定位并更换打击目标。此次测试确保美海军在 2021 年内能如期列装该型导弹。按照惯例,该型导弹还将在美国列装后陆续列装英国海军。由此可见,战斧 5 将成为美军未来对海和对陆上目标打击的主要武器,从而影响到未来陆海作战形态。

2 美国战斧5巡航导弹的主要性能

从目前情况看,战斧5与战斧4相比,总体上的升级包括集成无线电解决方案、新的 2 个 UHF 天线、新的中部弹体外壳、弹体后部结构变化和新的外壳,并装备了新的使用 M 码的抗干扰 GPS 接收机。战斧 5 型导弹有普通型、反舰型和反碉堡型等 3 种型号,而按照作战用途的明显不同主要区分为5A和5B两个型号。

2. 1 战斧5A型反舰巡航导弹

战斧 5A 型巡航导弹在战斧 4 型巡航导弹的基础上,重点对导航和通信系统进行改进,不但进一步提高对陆上固定目标的定位打击能力,而且具备打击海上移动目标的能力。实际上,战斧在最初开发时就包括一种采用主动雷达导引头的反舰型战斧,但由于速度太慢,加之美军主要依靠航空兵进行反舰作战,因此其在服役期内从未获 得实战机会,最终不得已在1994年全部退役。新的战斧5A导弹射程1600 km以上,虽较此前有些型号有所降低,但仍超过目前所有反舰导弹射程,接近反舰弹道导弹射程。该导弹继承战术战斧导弹的外形,具备一定隐身能力,可用于打击航母 战斗群,在舰载机防空圈外进行攻击,威胁程度较高。战斧5A型巡航导弹的出现,意味着未来美国海军水面舰艇和潜艇部队将再次拥有射程达上千米的反舰巡航导弹,使美军阿利·伯克级驱逐舰在捕鲸叉反舰导弹退役后,仍能继续保持对海打击能力。

2. 2 战斧5B型巡航导弹

战斧5B型巡航导弹主要是将原有弹头升级为联合多效应弹头系统 (JMEWS),这一战斗部系统包括 2 级弹头,采用 BAE 公司的 BROACH 多级弹头技术,结合了增强成型装药和后续弹头。这样可以增强战斧打击坚固目标的能力,同时能增强爆炸和破片杀伤能力,也能更好地打击软目标。

从目前情况看,战斧5基本沿袭了战斧4的总体设计框架。弹长 5. 56 m,加上发射助推器的长度为6. 2m,直径518mm,重1315. 4 kg,加上助推器总质量为1587. 6 kg, 翼展2. 7m, 射程1600km。混合制导系统包括:惯性导航系统,根据 GPS 卫星系统信号制导,在弹道轨迹中间段工作的TERCOM地形匹配制导系统,DSMAC数字地形匹配制导系统,以及中段数据链指令系统、红外及反辐射等。根据美国海军航空系统司令部惯例,战斧 5 和战斧 5A 型巡航导弹的编号为 RGM109E/UGM-109E,与先前的RGM-109E/UGM109E有不同的海军后勤代码。而战斧5B型巡航导 弹被编号为RGM-109M/UGM-109M。

3 美国战斧5巡航导弹的主要特点

从目前情况看,美海军对战斧5型导弹的要求是满足对海和对陆打击的几乎全能要求,这使其具有与以往战斧系列导弹相似但又不同的诸多特点。

3. 1 飞行距离远

从目前公布的情况看,战斧 5 导弹无论是 5A 还是5B型,射程都比其前身有所提高。外界公布的射程为1600 km,但实际上5A反舰型的射程很可能有所隐藏,这主要是因为随着导引头的升级,导弹打击精度大幅提高,特别是对舰船等目标的打击并不需要过大的战斗部。从外界报道看,其战斗部从 450 kg 减少到 320 kg,这样可携载更多燃料,从而使导弹航程大幅增加。外界推测航程可增大25%以上,以此推断战斧5A型的射程如果不考虑数据链的限制,很可能达到2000 km。而5B型由于采用多级战斗部,可在不增加甚至减少装药的情况下,提高弹头的贯穿能力,且放弃多 效应设计,兼顾了对人员等其他类型目标的毁伤效果。因此,虽然其战斗部威力有所增加,但射程与以往型号相比并没有减少。

3. 2 制导更先进

美国海军通过战斧 4 的升级计划验证了多种导弹制导技术,开发了多样复合的导引头,这些技术几乎基本都应用于新的战斧 5 系列导弹。据雷声公司透露,新型导引头采用了新的模块化多模处理器,不但改进了电子支持系统 (ESM)导引头,而且还设计有在战斧 4 上应用成熟的双向卫星数据链,可使攻击控制器控制飞行中的导弹 转向攻击其他或更重要的目标。此外,还专门为战斧 5A 型导弹开发了主动雷达导引头,为此改进了导弹头锥和多模处理器,使其可以锁定和跟踪固定/移动雷达目标。虽然该导引头无法探测静默目标,但其多模处理器可转换使用 GPS/惯导或红外成像寻的方式,甚至可通过弹载数据链将更新后的目标的 GPS 位置数据发送给导弹本身,对超视距目标进行修正制导。目前,位于弗吉尼亚州诺福克、夏威夷和英国诺斯伍德的 3 个巡航导弹支持行动站,负责战斧巡航导弹的任务规划。这些行动站能够在导弹弹道的最终阶段,即交战阶段,快速将更新后的目标位置信息发送给导弹,这使得导弹即使不使用末制导系统,也具备潜在的远程反舰和打击地面重要移动目标的 能力。

3. 3 弹头效应多

战斧 5B 型导弹采用了在战斧 4 升级计划中研发的最新型联合多效应战斗部系统 (Joint MultiEffects Warhead System,JMEWS),这种战斗部由美海军在2010年10月首次完成实体测试。在测试中,战斗部爆炸制造了足够后续部件进入的洞口, 完全侵彻了混凝土目标并穿透了两层靶板 。JMEWS计划的目的是为战斧陆攻型战术导弹设计新型战斗部,使单一战斗部在具备相同破片杀伤能力的同时,增加侵彻能力。此外,美还在该计划内试验通过其他方式增加导弹破坏威力的技术途径。2016 年 1 月,洛斯·阿拉莫斯国家实验室就开始研究将战斧导弹击中目标后剩余的未燃烧 燃料转化为额外的爆炸力。其基本原理是将导弹的JP-10燃料转变成燃料空气炸药,与空气中的氧气结合并迅速燃烧,也就是将这些燃料变成一个巨大的空气燃料弹。

3. 4 抗干扰性强

战斧 5 型导弹通过升级通信和导航系统,大幅提高了数据传输和制导系统的抗干扰能力。美哈德逊研究所高级研究员布莱恩·克拉克称,此次升级加大了导弹电子对抗和探测的难度。“其有更强大的电子设计,能够在不同干扰情况下有效工作,导弹的抗干扰加固和电子对抗使其难以被雷达发现和瞄准,提高了其生存能力,进一步降低了其搜索器或通信被干扰的可能性。其也可对抗敌人的雷达,防止被瞄准而遭受攻击。”雷声战斧项目经理在亚利桑那州图森导弹工厂也透露,升级的导航系统将确保导弹即使在 GPS 被摧毁的情况下也能打击目标。从目前透露的情况看,战斧 5 不但通过电子设计增加了系统抗电磁干扰能力,而且利用数据链嵌入战场网络,获取最新的目标和航迹规划数据,以增强系统抗干扰能力。

3. 5 作战网络化

战斧5型导弹在战斧4数据链的基础上,试验了嵌入战场网络的可能性。早在 2014 年 4 月,美国雷声公司导弹系统分部就同美海军签订了一份对战斧 4 导弹卫星数据链路收发器进行升级的合同,由于现场可编辑门阵列(FPGA)插件的老化,美海军空战系统司令部要求雷声公司更换战斧导弹卫星通信系统中的I/O电路插件,提出对新的嵌入式计算插件进行测试,以确保卫星数据链收发器和I/O电路插件的更新满足所有要求,这种卫星数据链收发器支持海军控制人员与飞行导弹的通信。这不但使海军控制人员可通过导弹远程卫星数据链改变导弹飞行,锁定目标和节省燃料,还可在导弹发射后改变攻击目标,也可使其融入战场网络,获得更全面的战场态势感知信息。雷 声公司还利用这一网络验证了该导弹在战斧 4 阶段就具备的利用点对点通信执行战场毁伤评估任务的能力,这种能力主要是在传输被毁伤后的目标信息时,借助数据链将图像信息传输回来。网络化的传送方式无疑使信息传输和评估速度等加快,内容更丰富。

3. 6 制造成本低

战斧5导弹通过使用大量现有成熟技术和新型材料,大幅降低了导弹制造成本,使其成为一种可大规模使用的武器。据雷声公司透露,战斧 5 导弹在确保战术能力的同时,降低了采购、作战和后勤的成本。其在设计中采用了模块化设计, 在生产中利用了战斧 4 导弹的标准化程序,在技术上使用了以往战斧系列导弹的成熟技术,在燃 料等关键部件上采用了更廉价的原料。例如,其多模导引头和联合多效应战斗部系统都是在以往战斧系列导弹项目中发展起来的,此次升级只是进行了适应性开发。在燃料上尝试采用从玉米内提炼出的乙醇作主发动机燃料,所以使用成本将比原来战斧系列的 JP-10 通用燃料更为廉价。此外,美军在战斧 5 的服役进程中,还采用了利用 原有战斧 4 导弹改装的方式,使得先期投入资金降到了最低点,成本降低到单价 100 多万美元的水平,只有战斧4采购价格140万美元的2/3左右。而雷声公司同样的改装反舰导弹标准 6 的成本据称是同类战斧5A导弹的4倍多,且前者射程范围更小。

此外,战斧5系列导弹还集成了战斧4导弹采用雷达吸波材料,以及减少导弹电磁、红外特的隐身技术,这使其成为集前者大成的产物,因此其无疑将成为战斧系列导弹发展的里程碑。

4 美国战斧5巡航导弹的发展动因

美在拥有较为完整的战斧导弹谱系的情况下,仍然坚持发展战斧5导弹,其内在动因主要是:

4. 1 应对海上现实威胁

进入新世纪后,美军逐步发现包括中国在内的潜在对手的海上能力逐步增强,其面临的威胁越来越现实。美军认为,目前中国海军舰艇总数已超过美海军东西海岸舰艇数的总和,因此必须正视这种威胁。美海军潜艇部队负责人达里尔· 考德尔中将就此表示,鉴于严峻的国际形势,美海军将为潜艇配备射程更远的武器,包括即将面世的海上打击型战斧导弹。其称:“我们正在扩大射程,在推进‘鱼叉’反舰导弹重返太平洋的同 时,也在努力推进研制海上打击型战斧导弹。”为此,美空军、海军陆战队甚至陆军都在努力发展反舰导弹。目前,美国海军陆战队正在从擅长反恐行动的第二陆军向海军的两栖作战伙伴转型。由于 《中导条约》 废止,使美海军陆战队得到了使用此类武器的自由。海军陆战队本质上是想通过改进海军的一些海基反舰导弹,使其能够在陆地上发射,从而形成更强大的军事力量。

4. 2 弥补反舰能力不足

从冷战到冷战后数十年间,美海军几乎一直占据着海上优势,因此其一向不重视反舰导弹研制,因此其长期以来基本只有鱼叉这一种始于上个世纪70年代的亚音速反舰导弹。虽然以后经过陆续改进,但由于技术框架的局限性,在射程和攻击方式等方面始终无法突破,火力覆盖只有100余千米,在面对中俄动辄数百千米的海上打击武器,只能进口挪威的海军打击导弹 (Naval Strike Missile, NSM)和联合打击导弹 (Joint Strike Missile,JSM)反舰导弹,并依靠舰载机前出打击,而这也造成美军虽然拥有庞大的舰队,但水面舰艇几乎都无法脱离航母编队的窘境。而单舰远程反舰能力就更捉襟见肘,难以形成威慑力。为此,美海军不得不依据“分布式杀伤”概念用防空的标准 6 导弹开发了一种反舰导弹,但存在着成本高昂和战斗部威力不足等问题,同时其射程仍无法对中俄构成实质性威慑,因此,美目光再次转向战斧导弹。如果按照战斧 5 导弹 2000 km射程来看,美军只需1艘装备战斧5的舰船从关岛出发,部署在冲绳以西或菲律宾苏禄海等安全区内,从而缓解美海军反舰武器不足的问题。

4. 3 满足多样化战争需要

继续发展亚音速的战斧导弹受到外界广泛质疑,外界普遍认为在现代防空系统日趋成熟的今天,亚音速导弹突防概率较低,特别是在海上攻击中难以突破舰队的多层防御体系。战斧5A最大速度只有0. 74Ma,这样的速度即使能成功抵达目标附近,也难以突破舰队的末端防御系统拦截。0. 74 Ma的速度换算下来只有 890 km/h,要打击 1 600 km 外的目标,须飞行近 2 小时,待战斧 5A 抵达预定区域时,目标舰艇很可能早已驶出该弹雷达导引头的锁定范围。这也是当今新型反舰导弹武器几乎清一色都是超音速或高超音速的原因。为此,雷声公司项目负责人克拉克表示,亚声速导弹的优势在于射程,亚声速意味着能以更节省燃料的速度行驶 . 而同样要使超音速导弹达到这样的射程,就需要体积更大的导弹。

实际上,这一问题实际上是利用融入战场网络的 F-35 等第三方平台向飞行中的战斧 5A 发送目标位置信息,同时利用低速下的超低空优势规划飞行躲避敌方雷达的探测,以解决长航时目标位置移动和隐蔽突防问题。实际上,战斧 5 导弹能够和未来的远程反舰导弹拉瑟姆 (LRASM)搭配使用,使美海军的反舰手段更加多样,满足多 样化战争需要。先发射的低成本战斧 5 导弹可充当航母编队的开路先锋,此时舰载机可起飞向前推进并发射拉瑟姆导弹,通过隐身接近目标,从而实现对敌航母舰队显隐结合的饱和攻击。实际上,在实战中,亚音速掠海飞行的反舰导弹威胁依旧巨大,因为这种导弹速度慢使其末段机动响应更快,且发现这种掠海导弹时已处于导弹突防 末段,拦截难度较大。

4. 4 降低远程打击成本

近年来,美国用于海上装备的军费比例逐年下降,这造成美军水面舰艇更新速度和武器列装数量都明显下降。而与此同时,俄罗斯采用大量中小型舰艇替代大型舰船的发展模式,逐步恢复了水面舰队,这使美军水面打击武器明显不足,亟需通过使用大量廉价的远程反舰武器来取得增加打击武器数量,以及减少战争支持成本之间的平衡。这使其不得不选择更为廉价的武器发展方式。战斧5A的100多万美元单价,足以满足美海军的大规模使用需要,即使将其定位为低端战争武器,也可使海军腾出更多的拉瑟姆等高端武器来应对更为棘手的水面目标 。美泰勒姆斯 (Telemus) 集团分析师亨德里克斯认为,“战斧 5 可大量采购,即使在不利情况下,也可承受防守武器的大量损失。这就是为什么战斧导弹会在一段时间内继续存在的原因之一”。美战略与国际研 究中心的导弹技术专家克拉克也认为,成本是战斧5的一大优势,尤其是在低端任务中。其认为,只要能把每发导弹的成本控制在100万美元左右,海军就会一直需要这些导弹,并用其打击恐怖分子训练营这类重要但价值较低的低端目标。雷声公司认为,相对于目前洛·马公司的新型拉瑟姆导弹,战斧5的最大优势是在现役4000余枚战斧导弹基础上改进升级而成,因此能够更快形成规模化的战斗力。

5 结束语

从以上分析可以看出,虽然美军战斧5导弹在技术应用方面并没有重大突破,但其降低成本和螺旋式的发展技术路径值得关注。而且从目前情况看,美海军战斧系列导弹将在未来不久全面升级为战斧5,将成为美海军主要战场武器,并将很快部署西太海域,成为中国的主要威胁。