飛彈於上個世紀出現後,成為劃時代的武器,速度快是其最大特點,透過最短的時間攻擊對手,創造己方的優勢。當今各國為了攔截來襲飛彈,以部署飛彈防禦系統做為反制,然隨著軍武科技日益發展,加劇大國間的軍備競賽,其中,極音速飛彈的研發不但成美、俄、「中」等國競相發展的重點,更會影響21世紀的戰略態勢與各國利益。
外型與傳統彈道飛彈不同
從字面上解釋,極音速飛彈基本定義為:每小時飛行超過6174公里,大約為超音速飛彈的5倍、飛行高度約在20至40公里左右、具備飛行軌道不定等特點,目前一般防空飛彈系統無法有效攔截。彈體結構與外型是影響飛彈性能的關鍵因素,極音速飛彈為求短時間內,以極高的速度推進,勢必在外型上與傳統的彈道飛彈有所不同。以目前主流發展方向,極音速飛彈的外型設計包括:乘波體、錐形裙翼與翼身融合等特點。
乘波體的基本結構在於其前緣具有附體激波,在飛彈飛行途中,前緣平面與激波上的表面重疊,透過激波的表面來產生巨大壓力,但因研發門檻相對較高,造價昂貴,一般搭配超燃衝壓發動機,其特色在於飛彈速極快,容易變動飛行軌道。
錐形裙翼又可稱為錐形體,發展門檻較低,能將速度維持在10馬赫以下,因容易操控,無論是橫向或縱向更易改變,機動力高為其最大特色。翼身融合的外型與飛機有點類似,其發展門檻較高,能夠透過安裝發動機進行發射,因速度快更容易改變飛行軌跡。
由於極音速飛彈飛行速度相當快,其彈體結構與材料必須耐高溫、高壓,耐熱必須超過1500度以上;且飛行過程相當劇烈不規則,其彈體材料結構必須進行特殊設計才能應對,否則容易產生融蝕或融化現象、甚至解體。彈體的發動機必須裝備「超音速燃燒衝壓發動機」才符合飛行需求,發動機燃料搭配「碳氫燃料」較為適合,原因在於彈體能攜帶較多燃料,若使用液態氫燃料時,因液體密度不同,所導致的攜帶量也不同,為求穩定,各國多利用碳氫作為發動機的燃料。
美積極研發提升戰略嚇阻力
美國為世界軍備強國,冷戰結束後,許多先進攻擊性武器研發暫告一段落,取而代之的是防禦性武器的研發。然隨著俄、「中」持續研發各型威力強大的飛彈,更加速極音速飛彈的開發,已讓美國警示,同步展開相關武器裝備的開發,美國陸軍與空軍亦皆有發展極音速武器的計畫與裝備。
美國空軍為維持正規飛彈打擊力量,並強化相關裝備,針對極音速武器展開研發計畫,目前美空軍計畫由B-52、B-1B戰略轟炸機攜帶。
美空軍開發並完成測試的「空射快速反應武器」(ARRW)AGM-183極音速飛彈,速度可達20馬赫,具有多重變軌的能力,有效射程超過800公里,最大射程達到1600公里。1架B-52能攜帶2至4枚AGM-183,美軍更計畫將其彈體縮小,期望未來能由空軍F-15戰機攜帶,增加更多的戰術部署空間。
此外,美國陸軍除部署「高機動砲兵火箭系統」(HIMARS),並進行升級外,也著手開發陸「長程極音速武器」(LRHW),其彈體本身為固體火箭極音速滑翔彈,射程高過2250公里,由地面發射車攜帶,更與海軍共同開發的「傳統迅速打擊」(CPS)極音速武器,透過「通用極音速滑翔彈體」(CHGB),陸、海軍再分別微調飛彈外型,以便裝入各自適合的載具,海軍CPS將配備在朱瓦特級驅逐艦,以及維吉尼亞級核子潛艦;陸軍LRHW則使用雙連裝飛彈發射車,1輛車裝載6枚飛彈,能在崎嶇地形運動,提升其戰略嚇阻力,同時更強調戰術機動性,美國陸軍預劃今年開始部署此種武器。
俄羅斯多型逐步量產
俄羅斯研發的「先鋒」(Avangard)極音速飛彈,於2018年試射成功,2019年服役。飛彈整體射速高達20至27馬赫,目前美軍現有的反飛彈系統難以有效攔截,加上其射程高達2000至6000公里,精確度達5至10公尺,彈頭重達800公斤,使用核能作為動力來源,彈頭能承受攝氏1600度左右高溫。若從俄羅斯境內任何一處部署的基地發射,抵達美國目標區僅20分鐘,是目前俄羅斯極具嚇阻力的極音速飛彈。
俄羅斯另一款極音速飛彈「鋯石」(Zircon),於2016年試射成功,2022年已逐步量產,能由軍艦或潛艦發射,射程約1000公里,最大速度為8馬赫,彈頭重達300公斤,巡航高度在40公里以下,俄羅斯除大型水面艦攜帶,SU-57戰機亦能掛載,增加其戰術打擊面,主要攻擊航艦打擊群。
而俄羅斯在烏俄戰爭中已3度使用的「匕首」極音速飛彈,於2017年研發生產,是全球首款服役的極音速武器,速度可達10至12馬赫,可由MIG-31、Tu-22、Su-57掛載,射程約2000公里,彈頭重達800公斤,能攜帶傳統彈頭或核彈頭。
各國研擬反制之道
目前除美、俄、「中」開始部署極超音速飛彈外,北韓也在試射極音速飛彈,對美國及周邊盟國構成極大威脅。由於極音速武器進入大氣層後,無法以現有裝備偵測正確彈道,對現有反飛彈防禦系統形成極大挑戰,目前尚無有效方法攔截。因此,美國2022財年《國防授權法案》(NDAA),除加速發展極音速武器外,也研擬反制措施。
美國海軍將於今年進行首次以飛彈攔截極音速武器測試,使用配備主動雷達尋標器的「標準6型」(SM-6)飛彈,並強化彈體材質,可耐受高速飛行產生的高溫,最大射程500公里,當極音速武器以推進火箭往太空爬升,滑翔器再與推進器分離並俯衝回大氣層,沿著同溫層頂端以極音速滑翔階段時,標6飛彈即有機會加以攔截。
日本為防範北韓與俄羅斯極音速武器威脅,已編列巨額經費展開電磁砲研發測試,能達到秒速2000公尺的高速,未來可有效攔截極音速武器,相較於其他的攔截手段,具有裝備更輕、價格更低的特點。
極音速飛彈已成為各國武備的新寵,其難以攔截的特性增添區域安全的隱憂,且已有擴散趨勢,雖然歐美國家已積極展開研發與反制之道,但俄、「中」積極部署的動作,將更加劇緊張情勢。因此,極音速飛彈「矛與盾」的競爭勢必白熱化,成為國家安全戰略規劃者必須優先考量的議題。
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