美國海軍中程常規快速打擊(IRCPS)

2019年8月美國「太空和飛彈防禦研討會」(SMD Symposium 2019)上洛克西德.馬丁集團展出的高超音速飛行體;

此飛行體佈局與美國陸軍在2006年到2014年發展的先進超高音速武器(AHW)類似,使用圓錐型本體、後部帶有

小型三角翼和舵面的氣動力構型。

美國AHW等高超音速實驗項目的技術源於1970到1980年代桑迪亞國家實驗室發展的桑迪亞有翼動能

重返大氣飛行器實驗(SWERVE),此載具驗證了在8馬赫滑翔與重返大氣階段以氣動力舵面進行機動的技術。

美國陸軍超高音速武器(Hpersonic Weapon System)砲兵連的示意圖。超高音速武器的

機動舉升式飛彈發射車(TEL)由 M983A4重型可擴充機動戰術卡車(HEMTT) 以及修改過的M870拖車構成,

每輛M870拖車裝備兩枚超高音速武器。高超音速武器砲兵連也與先進戰場砲兵戰術資料系統(AFATDS )結合。

(上與下)美國空軍發展的AGM-183A箭式(Arrow)空射快速反應武器(ARRW)是

由B-52等大型轟炸機搭載,採用火箭助升/滑翔體制,發射後助升火箭飛行到大氣層頂端,

施放帶有戰鬥部的滑翔舉升載具,此階段最大速率可達20馬赫。B-52轟炸機每邊機翼的派龍架

能搭載兩枚AGM-183A,總共攜帶四枚。AGM-183A原本應該是美軍最早進入實用化的高超音速武器

,然而2021年的三次試射全部都在發射階段發生故障, 一次都沒能成功點火。2022年12月9日

,AGM-183A終於首次成功進行全功能實彈試射,但在2023年3月13日第二次全功能實彈測試

又告失敗。

美國先進計畫研究局(DARPA)發展的吸氣式高超音速概念武器(HAWC)

想像圖。此項目在2014年展開,目標是發展使用超音速衝壓發動機以及

乘波體(waverider)飛行的載具技術,用來發展戰術性高超音速巡航飛彈。

(上與下)在2019年5月6日美國海軍海上、空中、太空(Sea, Air, Space)年會上

,洛馬集團展示該集團的HAWC構想;此種使用高超音速衝壓發動機的巡航飛彈

相當緊湊,每架F-35戰鬥機能掛載兩枚。

雷松(Raytheon)集團公布的高超音速武器想像圖,左邊是高超音速滑翔載具想像圖,

右邊是該集團參與HAWC的載具想像圖。

在2021年3月,美國陸軍研發單位交付第一批遠程高超音速武器(LRHW)原型部件給部隊

,附帶兩個訓練用的容器。

2021年10月初,美國陸軍遠程高超音速武器(LRHW)第一輛發射車組原型交付美國陸軍。

美國陸軍稱LRHW為「暗鷹」(Dark Eagle)。此原型車只裝置一個飛彈發射箱,

之後實際部署的型號會裝置兩個發射箱。

(上與下)美國陸軍「第1多領域特遣隊」(1st MDTF)的LRHW原型發射車

在2021年10月28日,全球常規打擊武器(CPS)的第一級火箭發動機(SRM)在猶它海角測試場進行第二次燃燒測試的照片。

2022年5月下旬,洛馬集團首次公布該集團的CPS高超音速打擊武器想像圖,包含潛射、車載以及艦射三種版本。

注意到最右邊艦射版描繪的是以松華特級驅逐艦(DDG-1000)為平台,移除其中一座AGS主砲改裝CPS垂直發射器。

──by Captain Picard


 

起源:常規精準全球打擊計畫(CPGS)

在2000年代初期,美國國防部開始發展常規精準全球打擊(Conventional Prompt Global Strike, CPGS) ,目的是發展一種從美國本土發射、一小時內打擊全球任意目標的常規武器系統。這種攻擊速度類似 過去的洲際彈道飛彈,然而傳統的洲際彈道飛彈只能瞄準預先設定的固定目標(例如特定城市、重要基地),而CPGS則是希望在發現敵方某些關鍵性目標出現後(例如某個重要領導人物在某段時間內會出現在某個地點),在緊迫的反應時間內迅速給予精準有效的打擊,而且不需要動用核子武器。這類武器的飛行速率屬於超高音速(hypersonic),泛指5馬赫以上的飛行速率。

CPGS能取代許多原本需要使用核子武器的軍事任務,大幅提高了美軍投射武力的選擇;即便在一場核子戰爭中,美國國防部也預估CPGS能取代約30%、過去由 搭載核子彈的洲際彈道飛彈瞄準的攻擊任務。依照美國國防部的概念,CPGS被希望能進一步補充現在美軍投射武力,包括快速反應武力如前沿部署部隊(Forward Deployed Forces)、空中特遣群(Air Expeditionary Groups,快速反應備便時間約48小時)、海軍航母打擊群(反應備便時間約96小時)等等。

超高音速滑翔飛行器的主要技術難題是在大氣層內高速飛行時,空氣的摩擦生熱、震波會使其表面溫度達攝氏數千度,可輕易燒毀飛行器,因此耐熱材料是主要的門檻;此外,高超音速飛行時,飛行器周遭的流場環境相當複雜,控制面既要精確控制又不增加太多阻力,也是一大難題。再者,高超音速飛行時,震波與高熱會將空氣與表面蒙皮解離形成電漿,將無線通信屏蔽,無法與外部進行指令收發(例如中途更新目標資訊或停止攻擊等),同樣需要突破材料技術(例如發展耐高溫複合材料)。另外,固然超高音速飛行器可壓低飛行高度來迴避敵方長程預警雷達,然而在大氣層內飛行意味全程都會與空氣摩擦產生高熱(彈道飛彈在外大氣飛行階段就不會與大氣摩擦生熱),給敵方長程紅外線探測裝置(如監視衛星)更多機會察覺。

高超音速武器類型

能進行高超音速飛行的CPGS武器包括三種類型:

1.採用火箭助升/滑翔(boost-glide)體制,由現有彈道飛彈的載運火箭搭載並投擲滑翔飛行器,部署在陸基彈道飛彈發射台、核能彈道飛彈潛艦或大型轟炸機上。

2.採用吸氣式(Air-Breathing)發動機,在大氣層內一般高度飛行的的高超音速巡航飛彈,能由水面船艦、潛艦以及戰術飛機發射。

3.把高超音速武器部署在太空軌道上的平台(如衛星);此類武器過去稱為分散式軌道轟炸系統(Fractional Orbital Bombardment System,FOBS)。

火箭助升/滑翔體制的高超音速武器的載運火箭基本上沿用發展相當成熟的彈道飛彈,但是把重返戰鬥部換成一個適合高速飛行、具有彈翼而能以氣動力操縱航向的高超音速滑翔飛行器(Hypersonic Glide Vehicle,HGV)。與彈道飛彈相似,這類高超音速的載運火箭推動載具來到大氣層頂端才施放,接著因地球引力向地表返回,在俯衝過程加速,位能轉換成動能。滑翔載具飛行中段是在大氣層頂部滑翔一段距離,並持續因為重力而加速;由於大氣層頂端空氣稀薄空氣阻力低,衍生的摩擦生熱以及震波問題也相對較低,因此載具在此階段可輕易達到高超音速(十幾甚至二十馬赫,在正常厚度的大氣層則更難做到)。對於動力系統而言,助升-滑翔體制的高超音速武器相對簡單,很大程度能既有的的彈道飛彈系統,而不必重頭發展,因此成為最早實用化的高超音速武器。美國早在1950年代就開始發展在內大氣層飛行的超高音速武器技術,稱為「推升滑翔重返載具」(Boost Glide Reentry Vehicle,BGRV),利用Atlas洲際彈道飛彈搭載並發射升空,BGRV安裝在彈道飛彈前部(外型呈長針狀)。BGRV由麥克唐納.道格拉斯公司發展,在1966年的試飛中達到7000km射程,是史上首次長程高超音速滑翔器飛行。

與彈道飛彈相較,火箭助升/滑翔體制的高超音速武器施放滑翔載具的高度相對較低,可在大氣層頂部就施放(彈道飛彈則會上升到在大氣層之外才釋放戰鬥部),降低了敵方地面長程預警雷達的早期探測距離。再者,大氣層頂端即便空氣稀薄,靠著滑翔載具的高速,氣動控制面已經能夠生效,所以高超音速滑翔載具從外大氣層到重返都全程具備變軌機動的能力,使敵方更難預測彈道進行攔截。理論上,高超音速滑翔載具能在滑翔途中改變軌跡,繞過特定國家領空,然後在終端持續修正航道,準確度比傳統彈道飛彈的重返載具增加(理論上誤差半徑可控制在公尺級)。因此,這類助升/滑翔體制的高超音速武器,飛行高度比彈道飛彈低,但還是比一般常規防空武器系統的攔截範圍高,等於利用了反彈道飛彈系統與一般常規防空系統的空隙。

與彈道飛彈一樣,滑翔載具的助升火箭燃燒完畢脫離瞬間達到全程的最高速,此後本身再也沒有動力,速度也開始下降,故整體速度並沒有比彈道飛彈快;隨著滑翔下降,由於大氣密度越來越高、摩擦與阻力大增,速度只會越來越低。尤其是重返大氣層之後到彈道末端,很可能已經低於高超音速(5馬赫)的門檻,使對方較容易進行末端攔截。而在彈道末端導引系統瞄準目標,滑翔載具要進行更多機動,也就喪失更多速度;例如2023年5月烏克蘭部署在基輔的愛國者防空飛彈攔截俄羅斯匕首空射高超音速飛彈時,就發現匕首飛彈的末端速度只剩4馬赫左右(註)。又,助升-滑翔體制的高超音速武器的特性與彈道飛彈類似,一旦被探測到,很可能被對方誤以為這是搭載核子戰鬥部的彈道飛彈,立刻遭到核報復反擊,使得有限戰事因而擴大。

而使用吸氣式發動機的高超音速武器,全程在一般飛機的高度以內飛行。由於全程在大氣層以內,空氣阻力大得多,巡航速率很難跟飛到大氣層頂上的助升/滑翔形式武器相比。然而,使用吸氣式發動機就不需自己攜帶氧化劑(像是彈道飛彈的助升火箭一樣),所以體積小得多,更適合發展一般的戰術性武器,廣泛地部署在戰術平台如水面船艦、潛艦甚至戰鬥機上。另外,雖然吸氣式發動機飛彈的整體飛行速度不如火箭助升/滑翔形式,但發動機全程工作,在彈道終端仍能保證維持在高超音速(5馬赫以上),增加對方攔截難度,且在彈道末端仍有較多餘力進行變軌機動。

至於分散式軌道轟炸系統(FOBS)的載具,則是由載運火箭部署到低地球軌道上,能在軌道上停留任意時間,直到發動攻擊(可能是接收到指令或控制程式預先設定),才改變軌道讓籌載重返大氣(重返的軌道跟角度視最後攻擊的目標而定)。相較於彈道導彈,FOBS更難攔截,因為透過探測彈道導彈發射的軌跡就能預測落點,但是FOBS持續在繞行軌道運動、不知何時發起攻擊,無法預判彈道與落點。1967年美國與蘇聯簽署的外大氣條約(1967 Outer Space Treaty),就禁止部署任何常駐在地球軌道上的核子武器。而如果以FOBS搭載高超音速滑翔載具(HGV),防禦的難度就會進一步增加。美國國防部認為中國在2021年7月29日進行的一次試射,就是一種結合高超音速滑翔載具的FOBS;依照國外媒體當時報導,此武器由長征載運火箭發射,以低軌道環繞地球之後加速重返大氣衝向目標,在接近目標區域時投擲一個飛行速率至少五倍音速的分離式飛彈。但不中國外交部對外宣稱,這是中國試射的「亞軌道重覆使用運載器」飛行演示項目而不是武器,中途曾拋棄支援設備。

 

2000年代初期美國的高超音速武器科研

1.HTV與AHW

美國國防部執行的第一個CPGS計畫,是2002年左右展開的「獵鷹」(FALCON,Force Application and Launch from CONtinental United States)計畫,由美國國防部先進計畫研究局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA) 以及美國空軍聯合負責。

獵鷹計畫預定發展一種載具可重複使用的超高音速武器系統(Hypersonic Weapon System,HWS),以及用來發射載具並協助其加速到巡航速度的發射系統;之後由於美國國防部先決定先集中力量發展超高音速飛行技術而不是直接開發一種武器系統,所以HWS改稱為超高速巡航載具(Hypersonic Cruise Vehicle,HCV)。

獵鷹計畫的主要測試載具項目包括:X-41通用空中載具(Common Aero Vehicle,CAV) ,以及超高音速技術載具(Hypersonic Technology Vehicle ,HTV)等。X-41的目標是一種能由彈道飛彈或巡航飛彈施放的超高音速飛行器,飛行速率約7到9馬赫,可攜帶1000磅籌載。

依照早先的規劃,美國陸軍HWS採用通用高超音速速滑翔體(Common Hypersonic Glide Body,C-HGB)Block 1,每個基本連級作戰單位包括四輛由>M983A4重型可擴充機動戰術卡車(Heavy Expanded Mobility Tactical Truck ,HEMTT) 以及修改過的M870拖車構成的機動舉升式飛彈(Transporter Erector Launcher,TEL)發射車 ;每輛TEL發射車攜帶兩枚HWS,發射時先將發射器舉升到垂直角度;因此,每個HWS作戰連有八枚HWS。每個HWS連級單位的中樞是一輛稱為營級作戰中心(Battery Operations Center,BOC)的武器火控與通訊車,並結合美國陸軍1990年代起建構的先進戰場砲兵戰術資料系統(Advanced Field Artillery Tactical Data System,AFATDS ),由AFTATDS提供指揮、管制以及計算射擊參數。 HWS被納入美國陸軍規劃的戰略火力營(Strategic Fires Battlion) ,可支援多領域作戰任務。

HTV採用舉升體設計,載具本體能產生升力。依照HTV的計畫,最早的HTV-1的升阻比(Lift-to-Drag ratio,L/D)約2.5,HTV-2增至3.5~4(之後實際試飛的HTV-2約為2.6),兩者都由火箭從地面發射升空,其中HTV-2的飛行速率高達21000km/hr(約每小時13000英里)。HTV-1原定在2007年9月試飛,但遭到取消,直接專注於發展下一階段的HTV-2。完成HTV-2之後,原訂以之為基礎發展HTV-3X Blackswift(原訂在2025年部署)超高音速巡航載具,這是一種能由常規跑道起降、反覆使用的超高音速無人巡航載具(HCV),升阻比4~5,能攜帶5400kg(約12000磅)的籌載,在2小時之內攻擊16650km以外的目標。HTV-3X 的所有推進系統都內建於機體內,由渦輪噴射引擎升空並加速到3馬赫,隨後以衝壓發動機加速到6馬赫。而如果想把速率進一步提高到10馬赫,HCV載具在4萬公尺高空(約13萬英尺)需要6至7的升阻比。

此後,美國陸軍太空與飛彈防禦司令部和空軍戰略司令部(U.S. Army Space and Missile Defense Command/Army Forces Strategic Command,SMDC/ARSTRAT)也展開另一個類似的CGPS計畫,稱為先進超高音速武器(Advanced Hypersonic Weapon,AHW),目標是發展一種攻擊距離約3200海里(6000km)、飛行時間在35分鐘以內、圓週誤差半徑小於10m的超高速精準常規武器 ,且每輛發射車可搭載兩枚。依照美國陸軍公布的資料,AHW能攜帶約450公斤的戰鬥部。AHW計畫大約在2006財年左右出現。AHW飛行載具的基本設計衍生自1970年代後期到19803年代初期桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories,SNL)發展的桑迪亞有翼動能重返大氣飛行器實驗(Sandia Winged Energetic Reentry Vehicle Experiment,SWERVE)類似(註2), 兩者都使用圓錐型本體、後部帶有小型三角翼和舵面的氣動力構型。比起採用舉升體的HTV,採用圓錐體的AHW比較保守。

在2008財年,美國防部對CPGS項目進行一些重要調整:第一,將項目目標由武器裝備研製變更為較長期的技術驗證;第二,各軍種進行的相關項目由國防部長辦公室統一管理,避免各計畫發生重複建設;第三,除了原本的美國空軍和海軍外,也將陸軍納入,並組建了由美軍軍方、重點實驗室和學術機構等在內的國家級科研團隊,合作進行技術發展。在2008年的重整後,國防部直接領導的CPGS項目重點支持了兩大技術方案,第一是DARPA與空軍合作的「獵鷹」計畫中的HTV-2(HTV-3X則在2008年10月遭到取消),第二則是陸軍為主的AHW。

(上與下)美國DARPA與空軍主導進行的超高音速測試載具二號(HTV-2)的想像圖,上圖

是籌載火箭與HTV-2載具分離瞬間的想像圖,下圖是HTV-2重返大氣層的想像圖,

其飛行速率高達20馬赫。不過在2010到2011年,HTV-2的兩次試飛都宣告失敗。

HTV-2在2010年4月22日進行首次試飛(HTV-2a),由Minotaur IV Lite火箭

搭載。此次試射宣告失敗。

HTV-2試飛

HTV-2的飛行測試由DARPA、美國國家航空太空總署(NASA)、太空與飛彈系統中心(the Space and Missile Systems Center)、桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)、空軍研究實驗室(Air Force Research Laboratory,AFRL)的飛行與太空載具分部(Air Vehicles and Space Vehicles Directorates)以及洛克西德.馬丁(Lockheed Martin)公司等單位一同合作。HTV-2的機體由洛克希德.馬丁製造,以耐超高溫的石墨複合材料為主,因為在20馬赫的飛行速度下機體會產生華氏3500度(約攝氏1926.7度)的高溫,鋼鐵在華氏2500度(1371度)就會融化。

在2010年4月22日,HTV-2進行第一次試射(編號HTV-2a),由Minotaur IV Lite火箭搭載,從加州范登堡空軍基地(Vandenberg Air Force Base, California),原訂橫越太平洋並落在夸賈林(Kwajalein)還礁,飛行距離4800海里(7700km),飛行速度高達20馬赫;然而載具成功發射後約第9分鐘、火箭與HTV-2載具分離時,突然失去聯繫,試射沒有成功。在2010年11月中,DARPA公布HTV-2第一次試飛的報告,表示載具與火箭分離後就發生劇烈滾轉,載具的飛控電腦遂下達「飛行終止」指令(commanded flight termination);依照DARPA的說法,HTV-2的自動導航儀一旦發現載具呈現不合預期或不安全的狀態,就會強迫進入一個可控的螺旋航道並直接俯衝入海,避免造成傷亡。在2011年8月11日,HTV-2進行第二次飛行測試(編號HTV-b,原訂在8月10日進行,因為氣候惡劣而言後一天);這一次,HTV-2成功發射,然而同樣在升空後約9分鐘、載具與發射火箭分離並進入滑翔軌道的時刻,HTV-2又失去聯繫。HTV-2第二次試飛失敗的原因與第一次相同,載具與火箭分離後發生劇烈滾轉,使得導航電腦下令終止飛行並進入俯衝自毀航道,約在3分鐘之後落海。調查顯示,HTV-2載具分離時,表面溫度上升到華氏3500度(顯示應有加速到原訂的20馬赫),高溫使得載具部分外皮脫落,可能是失控的原因。

AHW試飛

美國陸軍主導開發的AHW載具模擬圖,採用圓錐本體、後部帶有小型三角翼和舵面的

氣動力構型,與1970年代後期桑迪亞國家實驗室發展的桑迪亞有翼動能重返大氣飛行器

實驗(SWERVE)相似。

AHW在2011年11月17日由夏威夷發射升空進行首次試飛的畫面,由一個三級固體火箭搭載。

HTV-2第二次飛行測試失敗後三個月,美國陸軍主導的AHW在2011年11月17日成功進行第一次試飛:測試的AHW載具在夏威夷當地時間上午1時30分由夏威夷考艾島(Kauai, Hawaii)的太平洋飛彈試射場(Pacific Missile Range Facility)發射升空,由一個三級固態火箭搭載,AHW載具與火箭分離後以滑翔彈道飛行,並成功命中距離2300海里(3700km,其中AHW載具滑翔距離約2500km)以外、為於夸賈林環礁(Kwajalein Atoll)的雷根測試場(RTS)預定目標,飛行時間約30分鐘,最大飛行速率約8馬赫,飛行高度約9000km,終端撞擊速度約4馬赫;由此可見,AHW的第一次飛行測試的距離、速率都遠低於HTV-2。

在2014年8月25日,AWT在阿拉斯加柯狄亞克發射場(Kodiak Launch Complex)進行第二次試射,但此次測試以敗收場,調查結果認為是因為用來保護火箭發動機 的隔熱外罩與載具飛行控制面發生衝突,導致載具升空後不久就發出飛行終止信號。

在2011年HTV-2方案連續兩次試飛失敗和AHW首次試飛成功之後,美國國防部CPGS計畫就將AHW列為優先資助計畫,整個CPGS項目的絕大部分經費都給了AHW。

AHW與HTV-2的收尾

在2013年7月,DARPA決定終止HTV-2的試飛,不再進行第三次,因為前兩次試飛已經獲得足夠數據(包括空氣動力、高溫對載具結構影響等),再繼續試飛不會提供更有用得數據。雖然不再試飛,HST-2的相關研究活動仍持續到2014年夏季,對超高音速飛行進行更多更進一步的研究。

總計從2008到2014財年期間,HTV-2項目共獲得國防部超過4.77億美元資助,AHW項目則獲得4.63億美元撥款,各自進行了2次試飛。

爾後AHW項目的成果以通用高超音速載具(Common Hypersonic Glide Vehicle,C-HGV)繼續發展。

 

CGPS的實用化:中程常規快速打擊(IRCPS)

在2012年美國國防部公布的「國防預算優先事務與選擇」文件,首次提到打算在潛艦上部署一種類似CPGS的常規快速打擊武器;這是2008年以後,美軍第一次提到將CPGS相關技術成果轉化為一型武器。
不過,或許由於擔心升高可能的核武衝突,美國國防部一度推遲了潛射CPGS的發展。在2014年2月,美國海軍提出了一個為期二年的業界取捨(industry trade studies)研究,針對潛射超高音速中程(hypersonic submarine-launched intermediate-range)PGS武器進行相關的可行性研究工作;這項研究旨在評估各種可能的技術選項,而不是在系統等級上開始發展具體型號的武器。美國海軍表示,在這項可行性研究中,打算頒授一至二個為期13個月給技術評估機構,每個合約價值約500萬美元。

在2014年,美國海軍戰略系統項目辦公室正式從國防部手中接過CPGS項目的主導權(這與美國陸軍主導的AHW項目在同年第二次試飛失敗無關),並啟動「中程常規快速打擊」(Intermediate Range Conventional Prompt Strike,IRCPS)項目,這意味著CPGS武器項目第一個實用化的目標,是海軍領域的潛射超高音速武器,將結合先前HTV-2與AHW的技術成果。依照美國防部預算申請文件,CPGS項目在2015至2017財年期間累計獲得批准3.66億美元的經費,並預計在2018至2022財年累計申請到10.93億美元預算。美國國會也要求美國防部,必須在2020年9月底前完成CPGS項目的里程碑A(Milestone A,即從先期研究轉入具體武器型號項目的技術成熟與降低風險研究階段)。依照美國海軍的2019財年預算申請,會在2020財年接手原CPGS項目,並改稱為常規精準打擊(Conventional Prompt Strike,CPS),並在2020財年起啟動一種戰略級潛射型高超音速助推滑翔導向武器的研製計畫。CPS項目在2019年下半進入工程發展製造(EMD)階段,並至少持續到2023財年;美國海軍在2019財年預算申請文件中提到,計畫於2020至2023財年申請16.3億美元的預算給CPS項目。這意味美國海軍的戰略級潛射型高超音速飛彈應會在2023財年以後服役。

在2017年10月30日,IRCPS項目在夏威夷考艾島的太平洋飛彈測試場成功完成第一次飛行測試(代號FE-1),此一測試的主要責任單位是美國海軍戰略系統辦公室,美國能源部、美國陸軍等也參與合作。IRCPS的FE-1主要是在先前AHW的基礎上(AHW第一次試飛已經驗證了超高音速滑翔飛行器的氣動力性能,以及導航/控制/熱防護等技術),進一步驗證高超音速滑翔飛行器的升級飛控軟體、導航控制演算法、航電設備、子系統小型化以及可製造性等等。IRCPS的FE-1測試的各項細節大致與先前AHW第一次試飛相同,例如同樣使用美國陸軍稱為「戰略靶標系統」的三級固體火箭(含負載段的全長約10m、重約16噸、直徑約1.4m)發射升空,目標同樣是夸賈林環礁(Kwajalein Atoll)的雷根測試場(RTS),飛行距離約3700km,飛行時間不到30分鐘,而飛行參數(高度、速度等)可能也都與AHW第一次試飛類似。

美海軍計劃在2019財年(2020年)進行IRCPS的第二次飛行測試(FE-2),可能在2022年進行第三次飛行測試(EF-3)。在這段期間,IRCPS項目需要開發所需的大量相關技術,包括潛艦從水下發射的火箭助推器。美海軍在2017年10月發布了IRCPS項目技術驗證助推器(TB)的需求徵詢書(RFP);依照RFP記載,美國海軍目前已經完成了技術驗證助推器的初步設計,是一種兩級固體火箭發動機,而此次招標主要項目內容包括對方案設計進行驗證,以及助推器兩級火箭發動機的製造、靜態點火試驗等。

目前推測IRCPS開發的潛射超高音速武器的射程約4000至5000km(依照「中程」的定義,應不會超過5500km)。由於發展自先前陸軍的AHW,因此IRCPS的飛行參數估計與之類似(飛行速度約8馬赫、終端撞擊速度約4馬赫)。由於IRCPS必需能部署在潛艦上,因此要求的尺寸更為緊致,戰鬥部重量可能比原本AHW更低。

部署方面,IRCPS可望部署在美國海軍四艘俄亥俄級(Ohio class)巡航飛彈潛艦(將原本三叉戟彈道飛彈發射管改裝巡航飛彈發射模組)以及維吉尼亞級潛艦籌載模組(Virginia Payload Module,VPM,維吉尼亞Block V起)內,兩者的垂直發射艙直徑為2.2m;因此,如果IRCPS的直徑控制在1m以內,每個VPM可容納至少兩枚。

在2017年,當時美國海軍戰略系統項目(Strategic Systems Programs,SSP)主管泰瑞.班尼迪克少將(Vice Adm. Terry Benedict)曾表示,高超音速常規打擊飛彈可能首先裝備於一艘俄亥俄級巡航飛彈潛艦上;隨後SSP的官員又進一步向美國海軍新聞社(USNI)求證得知,包括俄亥俄級巡航飛彈潛艦以及將來加裝VPM艙段的維吉尼亞核能攻擊潛艦(Block V)都可能裝備CPS。在2018年秋季,接任泰瑞.班尼迪克少將的SSP主管強尼.沃爾夫少將(Vice Adm. Johnny Wolfe)透露,美國海軍考慮在任何可能的水面船艦(如驅逐艦)或潛艦上部署CPS武器。在2020年1月,美國海軍水面艦隊指揮官李奇.布朗少將(Vice Adm. Rich Brown)向USNI記者透露,由於松華特級驅逐艦排水量較大、功率較高,可能會用來搭載CPS武器(不過松華特級現有的MK-57垂直發射器長、寬只有28吋,無法直接相容發展中的34.5吋CPS武器,除非另外發展新的版本。

依照2020年2月中旬公布的美國海軍2021財年預算,美國海軍的CPS武器將由通用滑翔彈體(C-HGB)與直徑34.5吋(88cm)的雙節火箭推進器構成,預計在2028財年達成初始作戰能力(IOC)(早先估計是在2023財年達成IOC),首先部署在維吉尼亞Block V核能攻擊潛艦的VPM艙段裡。

 

美國加快超高音速武器發展

在2010年代,由於俄羅斯、中國大力發展高超音速武器的跡象日益明顯,美國開始出現喪失領先地位的危機感。從2016年以來,前美國防部常務副部長羅伯特.沃克、參謀聯席會議副主席保羅·席爾瓦等多位高層人物都曾公開發表「美國已經喪失高超音速技術領先地位」,而美國軍方、各民間智庫都不斷呼籲加速發展高超音速武器,以抵銷中國與俄羅斯近年在此領域的快速發展。在2018年3月,美國國防部先進計畫研究局(DARPA)主管Steven Walker表示,現階段中國國內的高超音速風洞數量是美國的二到三倍,顯示中國早以將高超音速武器領域作為重點發展項目,而美國也必需比照辦理。

依照2018年初美國國防部各機構以及各軍種公布的2019財年國防預算申請文件,美國國防部2019財年在高超音速武器領域的研究、發展、測試、評估(RDT&E)預算超過10.25億美元 ,比前一財年(2018財年)的6.35億美元大增63%,創下近十年來美軍在高超音速研究領域的歷史新高;從2009到2016財年,美國國防部用於高超音速技術的預算總額保持在2至4億美元之間,2017財年增長到近5億美元,2018財年突破6億美元。

2019財年相關預算增長的主要來源,是美國各軍種啟動多個高超音速武器型號的研製計畫,包括美國空軍在2017財年首度提出的「空射快速反應武器」(Air launched Rapid Response Weapon, ARRW,編號AGM-183A)和「高超音速常規打擊武器」(Hypersonic Air Breathing Weapon Concept ,HCSW)等兩個戰術級空射高超音速導向武器型號項目,預定在2022財年完成;HCSW項目可能是中長程高超音速武器(主承包商選定為雷松集團),而ARRW項目則是體積比較小的中程武器,使用助推火箭加速,然後釋放滑翔舉升體載具形式的戰鬥部(HCSW則無),可由B-52轟炸機甚至F-15戰鬥機掛載

此外,國防部先進計畫研究局(DARPA)已有的「戰術助推滑翔(Tactical Boost Glide,TBG)項目也在2019財年新增一家總承包商而大幅擴充預算規模,其中TBG考慮發展地面發射版本;TGB專注於研發高超音速滑翔載具技術,為各軍種的高超音速武器系統累積技術並降低風險(例如空軍將TGB作為ARRW的risk reduction項目)。而美國海軍從國防部長辦公室逐步接手的常規精準全球打擊(CPGS)項目則在2020財年完全接手,稱為常規精準打擊(Conventional Prompt Strike, CPS),依照原定的節奏,在2020財年起啟動一種戰略級潛射型高超音速助推滑翔導向武器的研製計畫。

美國軍方從2017到2019財年開始有密集的高超音速試飛活動,例如美空軍和DARPA聯合主管的兩個高超音速飛彈演示驗證項目都在2019財年進行試飛,國防部長辦公室(OSD)主管的CPGS項目在2017與2019財年各進行一次試飛。

在2018年9月28日,美海軍戰略系統項目(SSP)辦公室發布了常規精準打擊(CPS)武器系統工業能力調查研究公告,研究美國境內相關承包商的研發能力,以協助後續制定相關招標文件。依照這份文件,CPS彈徑不小於76cm,採用三聯裝發射器。考慮到美國海軍維吉尼亞級核能攻擊潛艦的VPM模組的發射管尺寸(直徑2.2m、長9.1),CPS的尺寸應該必須能相容於VPM發射器,因此推測CPS彈體全長應為8.5m、彈徑約80cm,射程預估為1000km級,高超音速戰鬥部採用來自於先前陸軍AHW項目的技術,採用雙錐體布局。此時CPS項目還沒有加上打擊海上移動目標的要求,可能是因為預算音速,後續應該會加上。

依照美國海軍計畫,CPS項目可望在2020年完成裝備發展決策(MDD),對廠商發出研製工作的需求徵詢書(RFP);美國海軍希望CPS能在2022年財年形成初始作戰能力(IOC),但以這樣的時程似乎不太可能達成。美國海軍希望能在2023財年部署八枚CPS。

在2019年8月2日,美國正式退出1988年6月1日起生效的中程核子武力條約(Intermediate-Range Nuclear Forces Treaty,INFTreaty) ;隨即在8月6日,美國國防部就與洛克希德.馬丁集團簽署合約,為美國陸軍發展IRCPS中程常規快速打擊飛彈(與先前洛馬集團獲得的美國海軍版IRCPS不同,此時美國海軍在此項目已經投資8億美元);此一合約是基於先前已經簽署的合約加以擴充,此次增加的價值為4億570萬美元,由洛馬集團位於科羅拉多州(Colorado)的Littleton的部門執行,在2024年1月1日執行完畢。在此合約中,洛馬集團位於Littleton的部門負責設計、研發、製造陸軍版IRCPS所需的大直徑火箭推進器、籌載的飛行器。 美國陸軍的IRCPS項目預計在2023財年形成初始作戰能力(IOC)。美國陸軍稱自己的中程常規快速打擊飛彈項目為遠程高超音速武器(Long-Range Hypersonic Weapon ,LRHW)。

美國海軍IRCPS、陸軍LRHW與空軍HCSW等中長程高超音速武器項目使用共通的高超音速滑翔體(Common- Hypersonic Glide Body,C-HGB),載具項目稱為通用高超音速載具(Common Hypersonic Glide Vehicle,C-HGV);海軍與陸軍先發展直徑50吋(127cm)的版本 (與先前北極星彈道飛彈相似),再發展34.5吋(88cm),而空軍版打算使用32吋直徑(81.28cm)。34.5吋直徑的彈體可以實現早先美國陸軍規劃的一輛發射車搭載兩枚高超音速飛彈的目標,也更容易在海軍船艦平台上部署 (例如維吉尼亞Block V潛艦的VPM籌載模組);據信C-HGB的基本設計來自於先前的AHW項目。海軍IRCPS與陸軍LRHW需要從地面發射,因此使用雙節固態火箭推進;空軍HCSW由於由大型飛機載運,因此只使用單節固態火箭推進。在2020年2月底,Dynetics Technical Solutions(DST)獲得價值3.516億美元合約,負責研製C-HGB原型;透過其他交易協議(Other Transaction Agreement)合約,DTS會為美國陸軍、海軍、MDA提供20枚C-HGB原型彈體,並附帶後續選擇權。DTS與桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories,SNL)合作發展與製造C-HGB,而C-HGB的控制、驅動、電源調節等次組件則由雷松負責提供。 

在2020年2月10日,美國空軍發言人宣布HCSW項目取消,集中資源發展ARRW;美國空軍原訂在2021財年同時為HCSW與ARRW供應資金,ARRW預定在2022財年達成早期作戰能力(Early Operational Capability)。美國空軍表示,選擇部署ARRW但放棄HCSW的主因是ARRW體型比較小,B-52轟炸機搭載AARW的數量可以比搭載HCSW更多一倍;而ARRW只要控制住重量成長,甚至有可能讓F-15戰鬥機搭載。此外,ARRW也是個更先進的設計。由於將所有資源專注在一種高超音速武器,將可加快研製與量產部署的速率。美國空軍表示,並不打算大量生產與裝備高超音速武器,而是採用敏捷、適應性(agile, adaptive)的工業策略來隨時進行螺旋升級,例如美國空軍正積極研究用3D打印的方式來製造組件,將可大幅提高生產速率。此外,美國空軍也希望在每種高超音速武器項目引進第二供應商。而HCSW項目雖然不會被部署,但仍會繼續進行直到關鍵設計審查(Critical Design Review)階段完成,以備將來若有需求就可以快速恢復研製。

美國空軍AGM-183A ARRW的發展(取消)

美國在2010年代末期發展的高超音速武器中,由軍機發射、採用火箭助推/滑翔體制的AGM-183A 空射快速反應武器(Air launched Rapid Response Weapon, ARRW)是技術相對簡單、進度最快且能最早實用化的武器。

在2018年8月,美國空軍與洛馬集團簽署4.8億美元合約,發展空射AGM-183A ARRW高超音速武器,後來正式命名為劍式(Arrow)。AGM-183A 在2019年6月由B-52轟炸機搭載,完成第一次乘波飛行測試(initial captive carry flight test)。AGM-183A發射後由載運火箭推動爬升,在大氣層頂端放出搭載戰鬥部的滑翔載具,美國宣稱AGM-183A飛行的最大速率可達20馬赫;這是美國發展速度最快、應能最先服役的高超音速武器。在2020年2月,美國川普政府大幅增加高超音速武器項目的,增幅達23%;在同一個月,美國空軍宣布AGM-183A進入採辦階段;2020年3月,美國國防部負責研究與工程發展的助理部長(Under Secretary of Defense for Research and Engineering)Michael D. Griffin宣稱,美軍已經快要裝備高超速武器,指的就是進度最快的ARRW。

在2021年4月5日,AGM-183A在加州南部外海穆古角飛彈測試場(Point,AGM-183A在加州南部外海穆古角飛彈測試場(Point Mugu Sea Range)進行試射,這是ARRW項目的第八次試飛,飛彈離開發射架之後推進器卻未能點火而墜海,試射失敗。在2021年5月,ARRW進行一次針對航空電子、感測器、通信系統的測試,利用一架B-52轟炸機搭載ARRW的電子設備在空中模擬運作狀態(但不是實際發射一枚ARRW),測試成功,B-52搭載的測試裝備能接收到1000海里以外傳來的目標信息。在2021年7月26日,AGM-183A又一次在穆古角靶場進行試射,但這次飛彈發動機同樣點火失敗而墜海;雖然失敗,但此次ARRW 試射比起4月時又有更多進展,飛彈在發射程序中完成了電力轉移、取得GPS訊號(初始化導引系統)、飛彈從掛架脫離程序、方向舵測試和飛行干擾排除等程序,唯飛彈在脫離派龍架之後,發動機因不明原因無法點火,導致發射失敗。在2021年12月15日,AGM-183A進行第三次試射,然而再次在發射階段發生故障,飛彈無法脫離發射架。

在2022年5月14日,AGM-183A進行第四次試射終於首度成功,地點也是在穆古角飛彈測試場,由一架B-52轟炸機發射。

在2022年12月9日,美國空軍宣布,AGM-183A成功完成第一次全功能實彈(All-Up-Round)的試射,由一架B-52H轟炸機發射後加速到超過5馬赫的高超音速領域,飛抵預定目標區並引爆戰鬥部,測試數據顯示所有測試目標都圓滿完成。

在2023年上旬公布的2024財年預算申請中,美國空軍為AARW申請1500萬美元研發經費,但尚未確定是否要正式購買。在2023年3月24日,美國空軍透露,在2023年3月13日進行一次AGM-183A AARW試射,是AARW的第二次全功能實彈測試,著眼於驗證飛彈的端對端性能表現(end-to-end performance),由B-52H轟炸機在加州外海上空發射;美國空軍表示,此次試射「達成部分目標」,但並沒有宣布測試成功。隨後3月28日,美國空軍部長Frank Kendall在眾議院國防撥款子委員會(House Appropriations defense subcommittee)關於2024財年國防預算的聽證會上透露,此次試射結果並不成功,並沒有蒐集到所需要的資料;Kendall在聽證會上表示,接下來的測試會決定ARRW項目的命運(此時AARW還有排定另外兩次試射),而他隨後話鋒一轉提到空軍另一個項目──高超音速攻擊巡航飛彈(Hypersonic Attack Cruise Missile,HACM,見下文),的發展計畫更有保證,不僅更有戰力而且相容於更多軍機。隨後在3月29日,美國空軍採辦官員向媒體透露,美國空軍將不會購買AARW,會轉而投資支持雷松集團的另一個類似計畫。

海軍IRCPS/陸軍LRHW研發進度

在2020年3月19日,美國海軍在太平洋飛彈測試場試射高超音速載具

(C-HGV),以庫存的北極星彈道飛彈作為投射載具。

在2020年3月19日,美軍在夏威夷考艾島(Kauai, Hawaii)的太平洋飛彈測試場(Pacific Missile Range Facility)試射通用高超音速載具(C-HGV),使用庫存的北極星彈道飛彈(三級發動機)作為投射載具,射程估計在3000公里級以上;依照2020年7月中旬美國國防部官員對CNN透露,此次C-HGV試射過程中,最大飛行速率達17馬赫;依照日後的消息,此次試射的HGB載具最後點是目標位置六英吋以內。。C-HGB第二次試射原訂在2021年財年第三季進行,後來延至2022財年第一季。

在2020年6月22日,眾議院武裝部隊委員會(House Armed Services Committee,HASC)戰略武力子委員會(Strategic Forces subcommittee)提出了自己的2021財年政策,其中要求海軍在次年(2022年)就將常規精準打擊(CPS)整合到松華特級驅逐艦上。海軍原本的計畫是在2025財年將CPS整合到核能攻擊潛艦以及核能巡航飛彈潛艦(SSGN)上,因此戰略武力子委員會的決議會將CPS的部署期程加快;然而,海軍與陸軍一同發展的是直徑34吋的通用滑翔體(C-HGB)以及火箭助推器,部署在維吉尼亞Block 5的VPM籌載模組或俄亥俄級SSGN的彈道飛彈發射管裡,而松華特級驅逐艦的MK-57垂直發射器直徑只有28吋,因此眾議院的決議顯然是要海軍獨立發展一種獨門規格的CBS飛彈(含滑翔體與推進器),海軍可能無法負擔額外的經費。

依照2020年10月28日美國虛擬高超音速武器峰會展出的資料,美國海軍IRCPS以及陸軍LRHW的合作計畫中,海軍負責發展高超音速滑翔體(C-HGB)以及助推火箭,陸軍主要負責生產作業,預定在2022財年進行發射展示。美國陸軍稱LRHW為「暗鷹」(Dark Eagle),每輛LRHW的運輸舉升拖車(Transport Erector Launchers,TEL)搭載一組雙聯裝發射器,採用熱發射,預定2023年達成初始作戰能力(IOC)。美國海軍方面,IRCPS預計使用三聯裝垂直發射器,採用冷發射,預定2025財年達成初始作戰能力,首先裝備於俄亥俄級巡航飛彈潛艦,2028財年起裝備於維吉尼亞Block V核能攻擊潛艦上。

隨後在2021年4月27日,美國海軍作戰部長(Chief of Naval Operations,CNO)麥可.吉爾迪上將(Adm. Mike Gilday)對美國海軍研究所(USNI)表示,海軍艦載高超音速飛彈(應該是搭載C-HGB滑翔體的武器)會首先裝備於松華特級驅逐艦上(相關預算可能從2022財年就開始編列);這與先前美國海軍計畫在2025財年起首先裝備於俄亥俄級巡航飛彈潛艦的計畫有所不同,似乎是遵從2020年6月眾議院戰略武力子委員會的決議而調整了決策。

在2021年3月18日,美國海軍的戰略系統辦公室(Strategic Systems Program,SSP)發布了一個尋求來源通知(sources sought notice),向業界尋求關於整合高超音速武器到松華特級驅逐艦上的提案,目標是在2021財年國防授權法案(FY21 National Defense Authorization Act,NDAA)期間完成。

美國海軍發展俄亥俄級巡航飛彈潛艦時開發的彈性籌載模組(FPM),這是其中一種構型,

裝有三個大直徑發射管。美國海軍在潛艦、船艦部署高超音速武器,可能會以這種FPM為基礎。

IRCPS最初規劃是首先整合到維吉尼亞級核能攻擊潛艦或俄亥俄級巡航飛彈潛艦的籌載模組徵,目前還不清楚整合到松華特級的具體構想。在2000年代初期,美國海軍規劃將前四艘俄亥俄級轉換成巡航飛彈潛艦,曾發展彈性籌載模組(Flexible Payload Module,FPM)方案,嘗試充分利用彈道飛彈發射管空間來搭載各式任務籌載。在當時,美國海軍海上系統司令部至少發展與測試兩種版本的FPM,第一種有兩個直徑20吋的發射管以及10個14吋的小型發射管,第二種則包含三個大直徑發射管。其中,擁有三個大直徑發射管的FPM,有可能成為美國海軍潛艦以及艦載IRCPS武器發射系統的基礎,能整合在俄亥俄級巡航飛彈潛艦、維吉尼亞Block V核能攻擊潛艦、松華特級驅逐艦,乃至用來替換俄亥俄級的哥倫比亞級核能彈道飛彈潛艦。

2021年10月28日,全球常規打擊武器(CPS)的第一級火箭發動機(SRM)在

猶它海角測試場進行第二次燃燒測試。

在2021年10月初,美國陸軍接收第一輛LRHW飛彈發射拖車組原型;此時,除了飛彈之外,美國陸軍基本上已經擁有整套LRHW武器系統原型的所有部件。此拖車組由M870衍生而成,車頭為Oshkosh M983A4卡車,衍生自高機動戰術卡車(Heavy Expanded Mobility Tactical Truck,HEMTT)美國陸軍也證實,第一個LRHW單位部署在位於華盛頓州塔科馬的路易斯-麥克德聯合基地(Joint Base Lewis-McChord)聯合基地。 

在2021年10月21日,美國國防部證實,美國陸軍與海軍聯合研發的高超音速武器原型(包含火箭推進器以及高超音速滑翔體)從阿拉斯加的柯迪亞克(Kodiak, Alaska)的試射場發射,但這次試射以失敗收場。  

在2021年11月18日美國海軍潛艦聯盟年度論壇(Naval Submarine League symposium),戰略武器項目(Strategic Systems Programs ,SSP)主管強尼.沃夫中將(Vice Adm. Johnny Wolfe)透露,為潛艦發展的高超音速武器進度順利,預定在2028財年開始部署在維吉尼亞級上;陸軍會在2023財年開始部署高超音速武器(即LRHW),而2025財年則開始部署在松華特級驅逐艦上。強尼.沃夫中將表示,松華特級驅逐艦是海軍第一個整合高超音速武器的平台;雖然水面艦與潛艦有許多不同,但是整合在松華特級的經驗,仍有可能助於加快潛艦版高超音速武器的發展進度。 

依照五角大廈獨立成本評估辦公室(independent cost assessment office)2021年11月中旬公布的一份關於高超音速武器的成本分析報告,美國海軍CPS高超音速武器的研發與購置總成本約為215億美元,陸軍LRHW則為70億美元;其中,海軍CPS的研發預算101億美元,購置成本為110億美元,而其他相關的軍事設施也需要4億美元;陸軍LRHW的研發成本為44億美元,生產成本為25億美元。此報告提到,美國海軍打算購置240枚CPS飛彈,平均每一枚的購置成本為4583萬美元;而陸軍打算購置66枚LRHW(包括48枚發展構型),平均每一枚的購置成本為3788萬美元。而如果依照CPS以及LRHW的總成本(含研發成本)計算,海軍平均每一件CPS總成本為8960萬美元,陸軍每一件LRHW總成本則為1.06億美元。

依照2022年1月下旬出爐的五角大廈作戰測試評估辦公室(Operational Test and Evaluation, DOT&E)年度報告,CPS常規快速打擊項目的發展大致分成三個階段:首先在陸地設施測試核心系統,接著以一艘松華特級驅逐艦作為測試平台進行完整的海上測試驗證,完成後再轉為完全成熟(fully-fledged )的武器系統採辦,裝備於海軍各型水面/水下船艦平台。不過,美國海軍只建造三艘松華特級驅逐艦,而且第三艘林登.詹森號(DDG-1002)必須等到2024財年才會交付;由於此型船艦數量稀少,加上還有其他任務,能為CPS測試工作提供的船期恐怕不足。

在2022年10月26日,美國海軍戰略系統項目(SSP)辦公室以及陸軍高超音速項目辦公室(Army Hypersonic Project,AHP)成功完成第二次高作戰強度(High Operational Tempo)高超音速飛行測試,從美國航空太空總署(National Aeronautics and Space Administration,NASA)桑迪亞國家實驗室(Sandia National Laboratories,SNL)的瓦勒普斯島飛行測試設施(Wallops Flight Facility)發射。此次試射以NASA的探空火箭(sounding rocket)搭載C-HGB戰鬥部,此外還搭載相關實驗儀器,蒐集高超音速飛行環境下彈體材料以及系統的狀況。組織與參與此次試射的單位包括MDA、海軍CPS、陸軍AHPO、聯合高超音速訓練辦公室(Joint Hypersonic Transition Office)、NASA的SNL、約翰霍普金斯大學應用物理實驗室(Johns Hopkins University/Applied Physics Laboratory,APL)、執行國防部科研項目的MITRE、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)以及相關的國防承包商等。

在2022年10月11日,美國陸軍快速能力與關鍵技術辦公室(Rapid Capabilities and Critical Technologies Office)主管羅伯特.拉什(Lt. Gen. Robert Rasch)中將,在陸軍年度論壇會前訪問中向防務新聞透露,美國陸軍目標在2023財年結束前進行完整的高超音速飛彈測試。在2022年11月1日,美國海軍戰略系統辦公室(Strategic Systems Programs,SSP)主管強尼.沃菲中將(Vice Adm. Johnny Wolfe)在美國海軍潛艦聯盟(Naval Submarine League)年會中透露,海軍與陸軍希望在2023年完成高超音速武器的開發工作,在2025年松華特號進行計畫性入塢維修時在艦上安裝艦載版高超音速飛彈;同時,設計能從潛艦在水下發射的高超音速飛彈,在2029年起裝備於維吉尼亞級核能攻擊潛艦上;先前美國海軍目標是2028年開始部署潛艦版CPS高超音速飛彈,此時延後一年主要是因為預計首艘部署CPS的維吉尼亞Block V潛艦亞利桑納號(USS Arizona SSN-803,第二艘維吉尼亞Block V)的進度延後,而不是CPS飛彈本身發生延誤。 強尼.沃菲中將也透露,美國海軍基於先前的研究,已經決定了松華特級改裝高超音速飛彈的方案,每艘加裝四個直徑87英吋(220.98cm)的飛彈發射管,每管能安裝3枚搭載通用高超音速滑翔體(C-HGB)戰鬥部的飛彈,每艘松華特級改裝後能搭載12枚。

依照國會研究處(CRS)報告,在2023財年預算中,國防部申請47億美元用於高超音速武器研發工作,而2022財年申請經費是38億美元。 依照2023財年計畫,陸軍LRHW預定2023年達成初始作戰能力(IOC)部署第一個旅;第二個LRHW旅預計2025財年部署,第三個LRHW旅預計2027財年部署。 海軍方面,第一艘加裝CPS的松華特級驅逐艦松華特號(USS Zumwalt DDG-1000)預計在2025財年第四季部署,第二艘改裝的麥可.蒙蘇爾號(USS Michael Mansoor DDG-1001)預計2026財年第四季部署,最後是林登.詹森號(USS Lyndon Johnson,DDG-1002)預計2027年第四季完成改裝並部署,2029財年起部署在新造維吉尼亞Block V核子潛艦上。

2023年6月12日,美國眾議院武裝部隊委員會(HASC)海權與武力投射子委員會通過該委員會版2024財年國防授權法案(NDA2024)的草案, 其中要求美國海軍針對現役柏克級飛彈驅逐艦改裝CPS高超音速飛彈的可能方案進行簡報,需評估在安裝MK-41垂直發射系統的柏克級驅逐艦上改裝CPS飛彈所需的最小工程變更。在2023年8月24日,洛馬集團獲得美國海軍價值3億1500萬美元的合約增修,繼續進行CPS的設計、發展、製造、試飛所需的裝備整合等測試。

在2024年月11日美國海軍公布的2025財年預算中,海軍並未要求購買任何CPS高超音速飛彈;先前規劃在2025財年在松華特級驅逐艦上部署CPS飛彈。依照2025財年預算的未來財年計畫,松華特級部署CPS飛彈的的進度推遲一個財年(2026財年),給技術發展團隊更多時間。

LRHW/CPS測試

在2022年6月,美國海軍進行聯合飛行活動1(Joint Flight Campaign-1),測試CPS的固態推進火箭。

在2021年5月27日,美國海軍與業界的團隊在猶它州的海角(Promontory)進行了第一次高超音速飛彈的第一級固態火箭推進器(Solid Rocket Motor,SRM)測試,這是海軍CPS以及LRHW的共通部件(直徑34.5吋)。諾格集團(Northrop Grumman)是火箭發動機承包商,洛馬集團負責系統整合。隨後在2021年8月25日,美國海軍在猶它州海角測試場成功進行高超音速武器第一級與第二級火箭發動機的測試,此次測試包含發動機噴嘴的向量推力控制系統。在2021年10月28日,CPS在猶它海角測試場成功進行第二次第一級火箭發動機(SRM)的燃燒測試。SRM完成後,會與C-HGV戰鬥部(2020年3月首次試飛)整合進行測試。

交付美國陸軍的第一套LRHW「暗鷹」系統原訂在2022年初進行第一次試射,代號為聯合飛行活動2(Joint Flight Campaign 2,JFC-2);依照海軍的總體測試計畫(Master Test Strategy,MTS),2022年底完成JFC-2之後,預定在2024年第四季之前完成另外四次試飛,並就此完成第一階段(Phase 1);對於陸軍而言,要將LRHW從整體計畫(MTA)轉成正式項目(Program of Record),需要完成三次試飛。依照原訂計畫,JFC-2、3兩次試飛主要是支援陸軍的LRHW項目,主要測試LRHW武器控制系統營級作戰中心(Army Weapon Control System, Battery Operations Center)以及舉升發射拖車(TEL);而JFC-4、5則是使用海軍冷燃器發射裝置發射CPS飛彈的試飛項目,此種發射器打算裝備於松華特級驅逐艦上。JFC-4原訂在2024年第二季進行,使用冷燃器發射的箱型發射器(Box Launcher);JFC-5預計在2024年第四季進行,打算發射完整的兩級火箭式CPS武器,可能會進行兩次試射。隨後JFC-6預定是松華特號(USS Zumwalt DDG-1000)驅逐艦改裝完成之後的艦載高超音速武器試射,排定在2025財年;JFC-7則是在松華特級二號艦麥可.蒙蘇爾號(USS Michael Mansoor DDG-1001)上的試射,排定在2026財年。

2022年底美國陸軍的LRHW進行JFC-2試射之前,由於發射前遇到技術問題,測試延期到2023年初,然後延遲到2023年9月6日。到2023年9月6日,美國國防部宣佈,原訂在佛羅里達州卡納維爾角(Cape Canaveral Space Force Station, Florida)舉行的JFC-2試射在飛行前檢查時發現問題,於是再次延期。由於JFC-2試飛一再延期,後續的測試也可能都得推遲,連帶影響到美國陸軍以及海軍部署高超音速武器的計畫(包括加裝在松華特級驅逐艦,甚至之後部署到維吉尼亞級驅逐艦)。由於JFC-2、3已經延遲,JFC-4、5可能會推遲到2025財年。

在2024年月11日美國海軍公布的2025財年預算中,海軍並未要求購買任何CPS高超音速飛彈;先前規劃在2025財年在松華特級驅逐艦上部署CPS飛彈。依照2025財年預算的未來財年計畫,松華特級部署CPS飛彈的的進度推遲一個財年(2026財年),給技術發展團隊更多時間。這顯示CPS開發進度的確發生落後。

依照2024年3月下旬美國海軍戰略系統項目(Strategic Systems Programs)主管強尼.沃菲中將(Vice Admiral Johnny Wolfe)在眾議院武裝部隊委員會(House Armed Services Committee)戰術空中與地面武力子委員會(Tactical Air and Land Forces Subcommittee)聽證會上透露,美國海軍已經開始發展在潛艦上發射CPS高超音速飛彈的相關技術如發射、推進等;為了發展用於維吉尼亞Block V潛艦VPM籌載艙的CPS發射管,位於印第安那克萊恩的美國海軍水面作戰中心分部(NSWC Crane, Indiana)會建造水下測試設施(Underwater Test Facility),模擬潛艦發射CPS飛彈的水下深度來進行實際發射測試。

吸氣式高超音速武器發展

1.X-51A「乘波者」超音速衝壓發動機展示項目

美國空軍從2003年到2012年發展的X-51A「乘波者」超音速衝壓發動機

技術展示項目,由B-52轟炸機投擲。注意X-51A使用的「乘波」舉升體設計

,利用彈體造型把超音速震波往下導,成為飛彈的升力。



在2003年底,美國空軍研究實驗室(Air Force Research Laboratory,AFRL)啟動一項衝壓發動機展示項目(Scramjet Engine Demonstrato),選擇波音為主承包商,在2005年9月25日正式命名為X-51乘波者(Waverider);此項目由美國空軍AFRL、國防部先進計畫研究局(DARPA)、美國國家航空太空總署(NASA)一同進行,參與的主要廠商包括波音以及負責發動機的普懷(Pratt & Whitney)。這個項目奠定了美軍發展高超音速衝壓飛彈的基礎。超音速衝壓發動機(Scramjet)直接從大氣中吸氣、不需像火箭一樣自備液態氧,所以可以全程燃燒運作提供動力;相對於渦輪噴射發動機,衝壓發動機省略前端壓縮機,單靠進氣道形狀來為吸進的空氣加壓加速。由於結構較為簡單,超音速衝壓發動機能突破渦輪噴射發動機超過 3~4馬赫就會過熱的限制,理論上速率可達5~25馬赫。

X-51使用由普懷開發的SJX61高超音速衝壓發動機,此發動機重120kg,使用先前為XB-70轟炸機、SR-71偵察機所發展的JP-7碳氫(hydrocarbon)高能量密度燃料。SJX61源於AFRL在1990年代進行高超音速推進技術(HyTECH)計畫。原本是配合國家航空太空總署(NASA)的X-43C實驗機發展(屬於X-43系列之一),但後來X-43C遭到取消。X-51首次嘗試的新技術是載具氣動力設計,利用載具本身超音速飛行產生的震波全部引導向下,產生壓縮升力(compression lift),這也是X-51「乘波者」的名稱由來;為此,X-51從頭部到腹部的進氣道形成了獨特的形狀,機身設計使X-51產生的超音速震波壓力都用於幫助機體上升。X-51的飛行測試是由B-52轟炸機搭載,在大約50000英尺(15000m左右)的高度發射。X-51載具後方接著一段固態助推火箭,來自於陸軍MGM-140先進戰術飛彈(ATACMS);載具從B-52轟炸機發射後,助推火箭先點火將載具加速到4.5馬赫左右;隨後助推火箭脫離,載具上的SJX-61衝壓發動機啟動開始工作,最初目標是能以6馬赫以上的速率持續飛行。 X-51A載具全長7.62m,空重1814kg。

在2005年底,X-51A展開地面測試;在2006年7月27日,X-51A的初步載體設計「地面展示發動機二號」(Ground Demonstrator Engine No.2)在NASA蘭利研究中心(Langley Research Center)完成風洞測試。隨後X-51持續進行五馬赫飛行模擬測試,驗證SJX-61衝壓發動機能從4馬赫速率開始點火工作並持續加速到6馬赫;這項測試直到在2007年4月30日完成。接著,X-51預定在2009年內進行四次由B-52轟炸機進行掛載飛行測試(captive test flights),但進度稍有延遲,首次掛載飛行在2009年12月9日進行,其餘三次在2010年上旬完成。如同前述,DARPA原本執行的HTV-3X Blackswift高超音速滑翔測試項目在2008年10月遭到取消,因此DARPA把X-51A項目視為填補HTV-3X遺留的空檔。

X-51A原訂在2010年5月24日於加州南部穆古角海軍航空靶場(Naval Air Station Point Mugu Sea Range)進行首次試飛,由於運輸機運輸作業延遲,試射推遲24小時。在5月25日的首次試飛中,X-51A從B-52轟炸機發射,在70000英尺高度(21000m)以5馬赫左右的速率飛行超過200秒鐘,不僅沒有達到原訂的300秒燃燒運轉時間,也沒達到原訂的6馬赫速度。這次試飛中,X-51A的衝壓發動機在高超音速飛行(5馬赫以上)狀態持續工作了140秒,刷新了美國超音速衝壓發動機的持續工作時間記錄;先前紀錄由NASA的X-43A實驗機保持,燃燒時間僅12秒,在11萬英尺(33500m)的飛行高度締造9.64馬赫飛行速率。

X-51A後續三次飛行都繼續沿用相同的航道。波音向AFRL提議,在原訂的四次試飛之外再增加兩次,使總數達到六次,每次試飛間隔4至6週,確保所有測試項目都能順利完成。X-51A第二次飛行測試原訂在2011年3月24日進行,由於當時天後條件不理想而延後到6月13日;此次試飛中,B-52在50000英尺(15000m)高度發射X-51A,但X-51A由助升火箭加速到5馬赫,卻不能順利點燃衝壓發動機,試射失敗。事後調查發現,當時X-51衝壓發動機的乙烯(ethylene)雖然點燃,但隨後注入JP-7燃油燃燒卻沒有正常工作。

X-51A第三次試射在2012年8月14日,此次試飛的目標是以3馬赫速率持續飛行300秒;然而當助升火箭燃燒完畢脫離時,載具立刻失控並墜入太平洋,衝壓發動機在墜海前都沒有點燃;事後AFRL判斷這是因為當時X-51A的上部右側氣動控制面在飛行過程中意外解鎖(四個控制面都應該全程維持控制),開始隨氣流飄動而無法控制。

在2013年5月1日,X-51進行第四次試飛,從B-52H轟炸機發射後由助升火箭加速到4.8馬赫,然後成功分離並成功點燃衝壓發動機,衝壓發動機將載具加速到5.1馬赫並持續飛行了210秒,直到燃料耗盡,全程飛行時間6分鐘;此次飛行測試回傳了370秒的遙測資料,足以完成整個測試項目。在試飛作業中,X-51A最大速度達到5.1馬赫,飛行距離達到460海里(740km)。

在2013年5月,美國空軍計畫使用X-51A的關鍵技術(高超音速衝壓發動機、乘波體等)來發展高速打擊武器(High Speed Strike Weapon,HSSW),目標是2020年首次試飛,2020年代中期進入服役。HSSW的目標是能以5到6馬赫持續飛行,能由F-35戰鬥機、B-2隱形轟炸機等各型空軍機種攜帶。

2.吸氣式高超音速概念武器(HAWC)展示項目

在2014年,美國國防部先進計畫研究局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)與美國空軍研究實驗室(U.S. Air Force Research Laboratory ,AFRL)展開進行吸氣式高超音速概念武器(Hypersonic Air-Breathing Weapon Concept Program,HAWC)技術展示項目,以超音速衝壓發動機作為推進,能推動飛彈在大氣層內一般飛機的高度內,用超過5馬赫的速率持續飛行。此項目堪稱X-51的延續,繼續發展能用於武器系統的成熟高超音速衝壓推進技術。

2019年洛馬集團展示的HAWC構想,每架F-35戰鬥機能掛載兩枚此種

高超音速飛彈。

雷松公司的HAWC想像圖。

目前已知DARPA和兩家團隊合作,設計發展HAWC項目的高超音速衝壓推進飛行載具,包括洛克希德.馬丁(Lockheed Martin),以及由雷松(Raythoen)與諾斯洛普.格魯曼(Northrop Grumman)組成的團隊(雷松與諾格在2013年就對高超音速衝壓發動機領域展開合作)。在2018年4月,美國空軍/DARPA與洛馬集團簽署價值約9.28億美元的合約來發展HAWC,洛馬宣稱該集團的目標是能讓載具以5到10馬赫的速率持續飛行。在2019年6月巴黎航空展中,洛馬集團與雷松集團都公布各自參與HAWC項目的提案。諾格集團稱,HAWC使用與先前X-51A項目類似的「乘波」(waverider)設計,利用載具本身產生的超音速震波來產生更大的升力。此外,諾格與雷松團隊的HAWC載具使用3D打印技術製造彈體,重量比先前波音X-51A Waverider的機體降低一半。

2021年9月1日,DARPA透露,HAWC成功進行搭載飛行測試(captive-carry flight test),即載具全程掛載於測試飛機上,蒐集載具本體在飛行時(包括直線與轉彎等)承受的各種應力。在2021年9月27日,DARPA與雷松/諾格團隊合作的HAWC技術展示載具成功完成第一次自由飛行測試,由一架測試機搭載發射,飛行載具成功點火升空、與助推火箭分離、啟動衝壓續航發動機並維持高速巡航。DARPA目標在2022財年結束HAWC項目,之後美國軍方就能利用HAWC項目發展的技術基礎,進一步發展實用化的吸氣式高超音速飛彈系統。

在2020年8月,美國空軍宣布,正在評估波音、洛馬以及雷松/諾格團隊設計發展的吸氣式高超音速常規巡航飛彈,能由現有的空軍戰鬥機、轟炸機發射。此項目稱為高超音速攻擊巡航飛彈(Hypersonic Attack Cruise Missile,HACM)。此外在2020年,皇家澳洲空軍啟動名為南十字星整合飛行研究實驗(Southern Cross Integrated Flight Research Experiment,SCIFiRE)倡議,參與美國空軍的HACM項目。在2021年6月,美國空軍分別與波音、洛克希德.馬丁與雷松三家團隊簽署HACM的設計合約,各團隊必須在2022年9月之前完成初步設計審查(preliminary design reviews),並由美國空軍評估。在2022年9月22日,美國空軍宣佈,雷松.諾額團隊擊敗對手波音與洛馬集團,獲得價值9.85億美元的HACM系統設計發展,並完成基於模型的關鍵設計審查/認證/整合/製造與測試(model-based critical design review, qualification, integration, manufacturing and testing)。美國空軍在2023財年為HACM項目申請3億1680萬美元預算,比2022財年大幅增加2.57億美元;HACM在2023財年進行關鍵設計審查(Critical Design Review),包括持續進行子系統的組裝/整合/測試與驗證工作,以及原型系統的製造、地面與飛行測試。如果一切順利,HACM最快可望在2027年交付美國空軍,成為美國第一種空射吸氣式高超音速飛彈。 

在2022年4月5日,CNN透露,五角大廈官員宣稱,上個月(3月)美國空軍、DARPA與洛馬集團合作的HAWC技術展示載具成功進行首次自由飛行測試,載具從B-52轟炸機平台發射,迅速加速到5馬赫以上並維持這個速率飛行了一段時間,飛行高度超過65000英尺(19821m),飛行距離超過300海里(因此飛行時間在5分鐘以內)。防務官員透露,這次飛行測試前夕,俄羅斯在3月19日宣稱首度在對烏克蘭的戰爭中(2022年2月24日爆發)使用高超音速武器,據信是一枚「匕首」(Kinzhal)空射型鄰近大氣層高超音速飛彈(可能由Mig-31戰鬥機發射,射程2000km);此外,美國總統拜登在3月23日展開訪歐行程(包括波蘭)。為了避免引發聯想,使得因俄國對烏克蘭全面開戰而幾乎破裂的美俄關係更趨緊張,所以美國國防部延後兩星期才公布這次HAWC高超音速試飛;稍早在參議院武裝部隊委員會( Senate Armed Services Committee)聽證會上,美國空軍歐洲司令部指揮官Tod Wolters上將表示,前一週俄羅斯已經發射數枚高超音速飛彈攻擊烏克蘭境內目標。

在2023財年國防預算中,DARPA申請約6000萬美元經費,啟動一個名為MoHAWC的吸氣式高超音速飛行測試項目,接替已經完成飛行測試的HAWC項目。MoHAWC項目繼續發展吸氣式高超音速飛行載具技術,包括研製四架吸氣式高超音速飛行測試載具。DARPA希望透過MoHAWC項目,繼續完成各項子系統技術的降低風險研究,包括組裝、整合以及地面測試等工作。

在2023年1月底,美國空軍、DARPA與洛馬集團合作的HAWC技術展示原型完成最後一次飛行測試,至此這項HAWC展示計畫全部完成,雷松/諾格與洛馬集團各完成兩次飛行測試。

在2023年7月17日,美國國防部與RTX(原雷松科技公司(Raytheon Technologies Corporation),2023年4月3日正式改名RTX)和諾格集團的團隊簽署合約,繼續發展HAWC項目,會設計、製造吸氣式高超音速飛行載具並進行飛行測試。


中國/俄羅斯的超高音速武器發展

在2014年1月,美國保守派新聞機構「華盛頓自由燈塔」(The Washington Free Beacon)撰文披露,美國國防部確認中國在2014年1月9日首次測試一種高超音速武器,被美國國防部賦予「WU-14」的代號(並非中國方面型號)。依照後續新聞,中國隨後陸續進行多次超高音速武器試射,分別在2014年12月2日,2015年1月9日、4月7日、6月7日、8月20日和11月23日,以及2017年4月22日等,總共只有一次失敗;其中,2017年4月22日的試射是從山西五寨基地用彈道飛彈發射升空,以每小時6400~11000公里的速度,沿著大氣層邊緣飛到中國西部地區,最高速度約為10馬赫。依照美方報導,推測「WU-14」的技術特性可能與HTV-2類似,飛行速度達10馬赫,而美國國情報部門也稱「WU-14」展示了「很強的機動性」。依照中國在測試期間發佈的禁航公告判斷,中國高超音速武器直線非席距離約在1250~2100km之間。這顯示中國成為繼俄羅斯、美國之後,全世界第三個掌握超高音速武器技術的國家。美國情報單位估計,中國會以東風彈道飛彈搭載「WU-14」,可能攜帶核子戰鬥部,用來穿透美國日益複雜完備的彈道飛彈防禦系統。依照2017年美方宣稱,中國實用化的高超音速武器(由彈道飛彈搭載升空)型號為東風17。此外,外界也推測中國發展的「反艦彈道飛彈」可能也會搭載超高音速武器作為戰鬥部。此外,據說中國也在發展高超音速反艦武器,項目名稱為鷹擊20,技術指標應該與美國海軍CPS類似,預估 彈體長約9m、直徑80cm,射程約100km。在2019年10月1日中國建國70週年閱兵式上,名為東風17的高超音速常規武器首次公開,載具採用舉升體設計。

在2018年3月初,俄羅斯總統普丁宣布了多項先進武器,其中包括幾種超高音速武器,首先是配備超高音速戰鬥部的先鋒式(Avangard)洲際彈道飛彈(代號Objekt 4202、Yu-71與Yu-74),主要就是針對美國在歐洲與本土部署的外大氣層中段反飛彈攔截系統(俄國宣稱其高超音速武器使用的高溫複合材料技術,可承受攝氏1600~2000度的高溫);另一種則是由MiG-31攔截機掛載的Kh-47M2「匕首式」(Kinzhal)超高音速反艦飛彈(外型類似陸射的Iskander-M彈道飛彈)。俄羅斯航天軍司令Sergei Surovikin在隔天的記者會中透露,匕首飛彈一種高超音速飛航彈道飛彈(意味結合彈道飛彈與氣動飛行的特性),從MiG-31戰機發射後,只需10分種就可命中2000km以外目標(速率相當於10馬赫),飛行全程都可調整航向,能在全天候精確攻擊目標(意味具有導引裝置,可能包括衛星資料鏈更新以及飛彈本身的終端尋標器)。如此,搭載「匕首飛彈」的飛機可在敵方防空網之外發射,而且由於採用不同於彈道飛彈的氣動控制飛行,因此飛行高度比一般彈道飛彈低很多,不僅壓縮了反彈道飛彈雷達的探測距離,且讓美國海軍大力發展多年的外大氣層反彈道飛彈技術(如標準SM-3防空飛彈)無法攔截。據信匕首飛彈能攜帶與俄羅斯UR-100UTTKh(北約代號SS-19 Stiletto)、RS-26 Rubezh (北約代號SS-X-31) and RS-28 Sarmat (北約代號SS-X-30)等彈道飛彈相同的多重獨立目標重返載具(Multiple Independently-targetable Reentry Vehicle,MIRV)。「匕首飛彈」於2017年年底就在俄羅斯南部軍區進行作戰測試,而美國空軍在2019財年啟動的ARRW、HCSW(已取消)等空射超高音速武器最快要到2023年才能試飛。

在2017年9月27日,美國蘭德(RAND)公司發布了一份名為「防止高超音速飛彈擴散:阻止一種新類型武器的蔓延」(Hypersonic Missile Nonproliferation Hindering the Spread of a New Class of Weapons)的報告,認為美、中、俄正引領高超音速武器發展,三國應達成協議,阻止這類武器向外擴散。

隨著俄羅斯、中國相繼發展出高超音速武器,美國也開始研究對抗措施。由於高超音速武器是在大氣層內飛行,飛行高度比離開大氣層的彈道飛彈低,使陸基或海基反彈道飛彈預警雷達難以遠距離發現;而用於外大氣層攔截的標準SM-3自然也無法攔截大氣層內的高超音速武器。此外,高超音速武器的飛行高度又高於一般陸地、艦載防空系統的攔截範圍,等於是有效利用了常規防空系統以及反彈道飛彈系統之間的空隙。目前外界知道的美國防禦高超音速武器的相關項目,主要是提升衛星探測能力,例如利用紅外線探測衛星來偵測高超音速武器飛行時與大氣摩擦產生的高熱;以往紅外線彈道預警衛星用來偵測彈道飛彈升空階段的推進器尾焰,一旦火箭燃燒完畢就無法偵測。美國飛彈防禦局(MDA)在2009年發射的兩枚SSTS低軌道衛星,可在大氣層外偵測到彈道飛彈重返載具殘留的熱量,如果進一步改良就可以探測到大氣層內飛行高度較低的超高音速飛行器。

 

註:

俄羅斯匕首高超音速飛彈在烏克蘭實戰表現

2022年2月24日俄羅斯全面入侵烏克蘭。在3月19日,俄羅斯宣稱首度對烏克蘭使用高超音速武器,據信是一枚「匕首」(Kinzhal)空射型鄰近大氣層高超音速飛彈(可能由Mig-31戰鬥機發射,射程2000km)。

在2023年5月6日,烏克蘭空軍司令Mykola Oleshchuk透露,在前一天晚上,烏克蘭部署在基輔外圍的美製愛國者防空飛彈陣地成功攔截一枚俄羅斯匕首高超音速空射飛彈,是愛國者首次接戰高超音速武器的紀錄。

在2023年5月15日夜間,俄羅斯對烏克蘭首都基輔的美製愛國者防空飛彈陣地發射大量飛彈,愛國者飛彈陣地發射了30枚以上,擊退了這波攻擊(有一輛飛彈車遭受損傷但不嚴重,由美軍派人前來就地修復,整個系統始終保持運作)。事後烏克蘭方面稱,這波攻擊包括3枚彈道飛彈或防空飛彈(可能是9K720 Iskander或轉用來對地面的S400防空飛彈)、9枚口徑巡航飛彈以及6枚匕首高超音速空射彈道飛彈。

依照隨後2023年6月11日紐約時報的專訪,當時操作愛國者飛彈的烏克蘭第96防空旅透露,愛國者的雷達系統在距離125英里(約200km)距離上就發現6枚來襲的匕首飛彈(與MPQ-65雷達額定探測距離相仿,代表匕首飛彈沒有匿蹤設計),而對付這批目標的最近攔截距離是9英里(14km)。烏克蘭第96防空旅指揮官說,沒有人能100%確定愛國者能擊落匕首,而生產愛國者的雷松公司執行長也對烏軍的效率感到訝異。此報導稱,烏克蘭的愛國者飛彈系統經過「微調」(Tweak),使之能攔截速度兩倍於原本設定的目標。此時雷松正努力將愛國者飛彈系統年產量增為12套,預計在明年(2024年)年底前再提供5套給烏克蘭。

在2023年6月13日,經濟學(The Economist)也報導了對烏克蘭防空部隊的專訪;依照此報導,受訪的操作人員表示,該單位第一次攔截匕首飛彈(5月5日晚間)時,就發現匕首飛彈沒有俄軍宣傳的快,飛行速率只有只有1240m/s(約4馬赫),是愛國者飛彈可以攔截的範圍。而5月15日夜間的大規模空襲中六枚匕首飛彈來襲,也就是多花些時間全數擊落而已。

在6月16日,烏克蘭宣稱,當天中午俄羅斯再度對基輔發射6枚匕首飛彈,同時黑海艦隊船艦也發射6枚口徑巡航飛彈配合攻擊,此外還有2架自殺無人機;結果愛國者飛彈再次將所有來襲目標全數擊落。

如前述,匕首這樣的火箭助升/滑翔型高超音速武器,火箭燃燒完畢後速率就會降低,末端速率遠低於全程的最大速率(俄羅斯宣稱匕首飛彈速率10馬赫)。匕首的最大速率大約發生在離地高度60km(助升火箭脫離),隨後繼續爬升並減速;開始下落後雖然速率一度會相對增加,但隨著高度降低、大氣密度越來越高,摩擦損失的動能也越來越大,在高度10~40km範圍減速特別明顯。愛國者PAC-2與PAC-3的攔截高度都在25km以下,此時匕首式已經處於彈道末端,速率自然遠不及全程中的最大速率值。

 

註2:桑迪亞有翼動能重返大氣飛行器實驗(Sandia Winged Energetic Reentry Vehicle Experiment,SWERVE)用圓錐布局、後部帶有小型三角翼和舵面的氣動力構型,由助推火箭從地面發射進入太空。最初SWERVE打算飛行終端採用潘興2(Pershing II ) )戰術彈道飛彈重返載具的雷達地形比對引導,使用傳統的動能戰鬥部打擊華約國家的機動式彈道飛彈發射車,可降低附帶殺傷。在1980年代後期,SWERVE項目與美國國防部的高超音速武器技術計劃合併,目標是發展一種以5馬赫以上速度進行攔截的防空飛彈,使用雷達和紅外線尋標器。SWERVE在19791985年間進行過三次試飛,期間完成了以12倍音速、10度仰角拉起,然後以8倍音速的速度、0度仰角滑翔飛行約60秒,證實了此種氣動力佈局能在重返大氣過程中以氣動力舵面完成機動;此外在滑翔過程也能進行滾轉機動,使得與大氣高速摩擦生熱的彈體能受熱均勻,減緩過熱問題。不過,當時SWERVE 飛行器的末段的機動能力非常有限,也無法在飛行中途接收上鏈資料傳輸更新。冷暫緩和後,SWERVE就被束之高閣。

1970年代末期到1980年代桑迪亞國家實驗室進行過的有翼動能重返大氣飛行器(SWERVE)