【軍事】從美國看閲兵
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【軍事】從美國看閲兵
由 lung 周四 10月 03, 2019 6:47 pm
兩天前剛把網絡升級到400Mbps，晚上就有閲兵可看，很是幸福。FHD仍然流暢，畫面顯示得很清晰，可惜央視導演選景和切換的功夫，和國際水平仍然有些距離，算是美中不足。
這次展示的新裝備，根據介紹占了40%；這當然是和以往的閲兵作比較。像是15式輕坦，東風41或是紅箭10導彈，雖然是第一次參加閲兵，其實大家已經很熟了，我也沒有必要再次重複人人都知道的細節。
其他如新型火箭炮、自轉旋翼機（Autogyro）、新式突擊步槍、利劍無人攻擊機（量産版）等等，都是我第一次看到實件圖像（並不代表它們是全新的，也可能是我孤陋寡聞）。不過解放軍當前的頭號要務，在于嚇阻美國參與任何發生在中國周邊海域的軍事衝突，所以我想專注在對其有明顯影響的裝備上；其他的如果我能插上幾句話，就先簡單説一説。
新火箭炮據稱是370毫米口徑，射程大于200公裏（非常保守的估計，有電視訪談中現役軍人說射程是以往的七倍，可惜“以往”的定義不明，可能是122毫米火箭炮的40公裏），這足以在台海戰爭中攻擊縱深目標。精確度不會是問題，因爲現在制導用的電子元件已經被白菜化了。
自轉旋翼機是很有意思的飛行器，它用來産生升力的主旋翼，一般並沒有動力（有些設計在起飛的時候例外），所以和直升機相反，它在前進時，主旋翼是後傾而不是前傾。飛行的推力則來自和飛機類似的螺旋槳。自轉旋翼機的速度、載重和升限都不能和直升機相比，但是簡單廉價，噪音又低，的確適合特戰部隊做中短程的跳躍穿插。
新突擊步槍的編號沒有被公佈。從外觀來看，中規中矩，符合世界最新的潮流。如果我們假設內部也一樣是遵循目前的主流設計，那麽就應該是短行程活塞傳動（Short-Stroke Piston），旋轉閉鎖槍機（Rotating Bolt）。過去20年，世界上真正重要、知名的新突擊步槍都采用同樣的原理，其中最受推崇的，是德國Heckler & Koch的HK416和比利時FN的SCAR。我想中國的槍械工程師很可能不會浪費時間去重新發明輪子（Reinventing the wheel），而是參考一個成熟而且很成功的既有設計，就像當年95式步槍參考了法國的FAMAS。不過他們選擇HK還是FN，目前並沒有足夠的資訊來判斷。我個人的主觀臆測是後者，主要因爲HK是美國M16的大改型，共軍可能對它有點排斥；SCAR也是爲美軍設計的，但沒有大量采購。
利劍無人攻擊機其實不算全新的武器，早在2013年首飛，照片立即傳遍網絡。不過當時的原型機還沒有對尾噴口做隱身處理，發動機的後段裸露在外。到了2017年，有航展的模型顯示完整隱身的版本。現在則是第一次有量産型公開亮相。
因爲利劍的曆史久，曝光次數多，它應該是已經服役了。雖然尺寸和航程不能與美國戰略空軍的B-2和B-21相比，尤其航程短限制了它在反介入作戰中的作用，但要執行戰術級別的隱身攻擊（亦即在美軍體系裏，F35的主任務），還是遊刃有馀的。近在咫尺的第一島鏈，應該是它的主要目標。
言歸正傳，這次閲兵裏，對西太平洋的A2/AD（Anti-Access/Area Denial，反介入）作戰有直接貢獻的全新兵器，是東風17高超音速導彈、無偵-8高空高速無人偵察機和HSU001型水下無人潛航器。與前面討論的幾項裝備不同，它們的技術特別先進，展出的數量也不大，所以我認爲還不能確定已經批量列裝戰鬥部隊。共軍素來有把原型機拿出來參與國慶閲兵的傳統；這種“不能而示之以能”的做法，在以往技術落後的時代格外重要；最近比較少見，但是在美軍仍有若幹技術優勢的今日，用來直接嚇阻美方的武器被稍微誇大，我想是符合孫子兵法的精神的。
東風17（上圖）是一個很重要的突破，它擁有全球第一個定型並可能已經實戰部署的乘波式高超音速滑翔彈頭。比起上一代的雙錐體滑翔器，在升阻比上有顯著的優勢。
曆史上，美國在冷戰結束後，利用俄國衰弱的機會窗口和新出現的高精度雷達電子元件，部署了能攔截核導彈的反導系統，單方面打破核嚇阻的平衡。所以當中國崛起、俄軍也開始重建之後，這兩國不但必須研發與美軍對等的反導系統，也有動力開發壓倒它的高超音速武器；美國沒有馬上反應過來，以致反而在高超音速飛行器的研究上落後了。
我不能確定東風17選擇使用哪一型既有的固態燃料發動機。假設它使用大直徑的第一級，那麽因爲高超音速滑翔的氣動階段可以大幅延展射程，東風17能覆蓋關島和其他第二島鏈的重要目標還是有可能的。如果用的第一級比較弱，則射程可能只有2000公裏左右。不論如何，與以往的彈道導彈相比，大氣層內滑翔的彈頭基本不畏中段攔截系統，例如THAAD和Aegis，即使是專做終端點防禦的愛國者3型效率也會降低。
然而島嶼這類固定目標的價值，還比不上艦隊。東風17的射程應該超過早期型的東風21，所以要開發出反艦版，並沒有原理上的困難。不過高超音速滑翔畢竟是全新的技術，要用來追蹤打擊能高速機動的海上目標，在工程上有大量工作要做。這次的展示並沒有相關的宣佈，必須做的海上實彈測試也沒有被軍迷注意到，應該是還在工程研發的早期。不過如果在2025年的閲兵中，出現反艦型的高超音速導彈，我並不會吃驚。
有台灣媒體大驚小怪，討論這個新“威脅”。其實考慮東風17的射程，以及台灣島上任何軍事目標距離大陸都不超過300公裏的事實，基本可以確定東風17並不會被浪費在第一島鏈裏最近的目標上。真正在登陸作戰上有直接應用的，是前面提到的新火箭炮。
無偵-8（上圖）是在美國D21和X24B之後，世界上首個被公開的軍用銳三角翼高空高速小型飛機（近年有幾次目擊者報告，宣稱看到類似形狀的美軍偵察機，不過即使是真的，它也應該遠大于WZ-8）。單從機翼的形狀就可以估計出極速在馬赫3-5之間，實用升限（Service Ceiling，亦即可以穩定平飛再加一點操作馀裕的最大高度）不可能超過70公裏。前者是因爲機翼後掠角必須由激波的角度決定，後者則是因爲機翼能産生的升力在30公裏高度以上隨大氣密度降低而迅速衰減，在90公裏高處已經可以忽略不計。這個高度叫做Karman Line（根據Theodore von Karman而命名，他也是Karman Vortex Street的發明者），一般四捨五入説是100公裏；既然在Karman Line之上就無法做氣動飛行，所以它也被認爲是內空間的起點。
最讓我吃驚的一點，是WZ-8沒有進氣口，所以用的不是衝壓引擎，而是火箭發動機，這和X24B相同，D21就不一樣。因爲X24B的機翼形狀也相當接近WZ-8，我原本想拿它來當參考，以估計後者的性能參數。不幸的是，X24B並不是一個實用的機型，它純粹是設計來測試舉升體（Lifting Body）外形的升阻比，所以發動機推力嚴重不足，只有3600N，沒有可比性。
使用火箭發動機的好處，在于它對空氣密度完全不在乎，可以用在比衝壓引擎飛得更高的飛行器上。衝壓引擎飛機的實用升限，普通是30公裏出頭，那麽WZ-8的升限就應該在35-70公裏之間，最可能是略高于50公裏。這已經超出世界上所有主流地空導彈的最大射高，也應該是WZ-8選擇火箭發動機的主要考慮。
不過火箭發動機有兩個主要的問題。首先它必須自帶氧化劑，所以航程一般低于衝壓引擎。還好在更高的高度飛行阻力更小，會有若幹補償。其次可回收的火箭發動機必須用液氧，這種超低溫液體對軍事裝備來説完全不適用，因此不論WZ-8選擇固態火箭或是常溫液態燃料，發動機都必須設計成可以簡單拆卸的模塊。
我原本覺得WZ-8有雙發動機，所以可能用的是某型導彈既有的固態火箭（因爲一台中型液態發動機比兩台小型的要明顯更高效些，固態火箭上的差距就不大），但是後來有人給出型號資料，引領我到中國YF（液發）系列火箭的列表（參見https://zh.wikipedia.org/wiki/YF%E7%B3%BB%E5%88%97%E7%81%AB%E7%AE%AD%E5%8F），我才明白在1-4噸推力之間有個空白，那麽爲了避免特別開發新型發動機而使用兩台推力爲6500N（約640公斤）的YF-50A（YF-50有從A到D四個子型號，YF-50A是WZ-8專用的，其他三個型號用在發射衛星的上面級）並聯就算合理。常溫液態燃料毒性大，處理起來比較不方便，但是中國的液發變推力火箭技術已經很成熟，可以長時巡航，效率比固態火箭要高許多，所以權衡得失，還是液發較優。
上月印度的探月飛行器在著陸過程中墜毀（印度說是“硬著陸”），其原因極可能是減速系統故障。印度沒有變推力技術，所以用了五個800N推力的火箭，靠開關個別發動機來調整總推力；這樣複雜的設計，出事的機率當然大幅增加。中國的嫦娥三、四號用的是單發推力爲7500N的變推力火箭，這是特別爲嫦娥計劃全新開發的，不在前面的列表之內，不過可靠性顯然還不錯。
HSU001（上圖）是世界上第一批實用化的大型無人潛水器（LDUUV，Large Diameter Unmanned Underwater Vehicle）之一，對應著美國還在實驗開發中的LDUUV-INP（Innovative Naval Prototype，這是計劃的名稱，計劃中的型號之一是Snakehead，下圖），以及俄國的Harpsichord-2R-PM（Клавесин-2R-ПМ，羽管鍵琴，下下圖）。
美國的LDUUV直徑大約1米，排水量5噸左右，續航力40-80小時。我估計HSU001的直徑1.1米，上浮排水量4噸，下潛排水量6噸，續航力類似。
目前中小型的UUV主要用在掃雷，未來還可能作爲機動偵察站，成爲新一代反潛的利器；最後可以開始裝備武器，成爲察打一體的節點。這和曆史上無人機一開始就以偵察任務爲主，有所不同；畢竟水的阻力遠大于空氣，即使是很小型的無人機也能相對快速地抵達目標區域，UUV則必須大型化之後，才能有足夠的速度和續航力來執行類似的任務。
所以美軍已經在同時開發四個尺寸級別的UUV，除了LDUUV之外，較輕型的叫做“Robot”，而不是“Vehicle”，包括排水量在50公斤以下的MPAUR（Man-Portable Autonomous Underwater Robot），例如Mark 18 Mod 1 Swordfish，和排水量高于50公斤的LAUR（Lightweight Autonomous Underwater Robot），例如200+公斤級的Bluefin-12S。能稱得上Vehicle的有LDUUV和更重的XLUUV（Extra Large Unmanned Underwater Vehicle，排水量超過10噸）；它們有艙室，可以攜帶酬載，以提高任務效率和彈性。目前已知的XLUUV包括200噸級的Cutthroat LSV-2和稍小一些的Orca，兩者都有發射魚雷的能力。
美軍的UUV都還沒有定型量産。我相信共軍必然也有類似XLUUV的超大型無人潛水器在研發之中；2025年前後，應該會有500噸級的原型機，不過要用卡車拖載顯然不實際，或許海軍閲艦儀式中可以見到。
https://user.guancha.cn/main/content?id=180921&s=fwzxfbbt
這次展示的新裝備，根據介紹占了40%；這當然是和以往的閲兵作比較。像是15式輕坦，東風41或是紅箭10導彈，雖然是第一次參加閲兵，其實大家已經很熟了，我也沒有必要再次重複人人都知道的細節。
其他如新型火箭炮、自轉旋翼機（Autogyro）、新式突擊步槍、利劍無人攻擊機（量産版）等等，都是我第一次看到實件圖像（並不代表它們是全新的，也可能是我孤陋寡聞）。不過解放軍當前的頭號要務，在于嚇阻美國參與任何發生在中國周邊海域的軍事衝突，所以我想專注在對其有明顯影響的裝備上；其他的如果我能插上幾句話，就先簡單説一説。
新火箭炮據稱是370毫米口徑，射程大于200公裏（非常保守的估計，有電視訪談中現役軍人說射程是以往的七倍，可惜“以往”的定義不明，可能是122毫米火箭炮的40公裏），這足以在台海戰爭中攻擊縱深目標。精確度不會是問題，因爲現在制導用的電子元件已經被白菜化了。
自轉旋翼機是很有意思的飛行器，它用來産生升力的主旋翼，一般並沒有動力（有些設計在起飛的時候例外），所以和直升機相反，它在前進時，主旋翼是後傾而不是前傾。飛行的推力則來自和飛機類似的螺旋槳。自轉旋翼機的速度、載重和升限都不能和直升機相比，但是簡單廉價，噪音又低，的確適合特戰部隊做中短程的跳躍穿插。
新突擊步槍的編號沒有被公佈。從外觀來看，中規中矩，符合世界最新的潮流。如果我們假設內部也一樣是遵循目前的主流設計，那麽就應該是短行程活塞傳動（Short-Stroke Piston），旋轉閉鎖槍機（Rotating Bolt）。過去20年，世界上真正重要、知名的新突擊步槍都采用同樣的原理，其中最受推崇的，是德國Heckler & Koch的HK416和比利時FN的SCAR。我想中國的槍械工程師很可能不會浪費時間去重新發明輪子（Reinventing the wheel），而是參考一個成熟而且很成功的既有設計，就像當年95式步槍參考了法國的FAMAS。不過他們選擇HK還是FN，目前並沒有足夠的資訊來判斷。我個人的主觀臆測是後者，主要因爲HK是美國M16的大改型，共軍可能對它有點排斥；SCAR也是爲美軍設計的，但沒有大量采購。
利劍無人攻擊機其實不算全新的武器，早在2013年首飛，照片立即傳遍網絡。不過當時的原型機還沒有對尾噴口做隱身處理，發動機的後段裸露在外。到了2017年，有航展的模型顯示完整隱身的版本。現在則是第一次有量産型公開亮相。
因爲利劍的曆史久，曝光次數多，它應該是已經服役了。雖然尺寸和航程不能與美國戰略空軍的B-2和B-21相比，尤其航程短限制了它在反介入作戰中的作用，但要執行戰術級別的隱身攻擊（亦即在美軍體系裏，F35的主任務），還是遊刃有馀的。近在咫尺的第一島鏈，應該是它的主要目標。
言歸正傳，這次閲兵裏，對西太平洋的A2/AD（Anti-Access/Area Denial，反介入）作戰有直接貢獻的全新兵器，是東風17高超音速導彈、無偵-8高空高速無人偵察機和HSU001型水下無人潛航器。與前面討論的幾項裝備不同，它們的技術特別先進，展出的數量也不大，所以我認爲還不能確定已經批量列裝戰鬥部隊。共軍素來有把原型機拿出來參與國慶閲兵的傳統；這種“不能而示之以能”的做法，在以往技術落後的時代格外重要；最近比較少見，但是在美軍仍有若幹技術優勢的今日，用來直接嚇阻美方的武器被稍微誇大，我想是符合孫子兵法的精神的。
東風17（上圖）是一個很重要的突破，它擁有全球第一個定型並可能已經實戰部署的乘波式高超音速滑翔彈頭。比起上一代的雙錐體滑翔器，在升阻比上有顯著的優勢。
曆史上，美國在冷戰結束後，利用俄國衰弱的機會窗口和新出現的高精度雷達電子元件，部署了能攔截核導彈的反導系統，單方面打破核嚇阻的平衡。所以當中國崛起、俄軍也開始重建之後，這兩國不但必須研發與美軍對等的反導系統，也有動力開發壓倒它的高超音速武器；美國沒有馬上反應過來，以致反而在高超音速飛行器的研究上落後了。
我不能確定東風17選擇使用哪一型既有的固態燃料發動機。假設它使用大直徑的第一級，那麽因爲高超音速滑翔的氣動階段可以大幅延展射程，東風17能覆蓋關島和其他第二島鏈的重要目標還是有可能的。如果用的第一級比較弱，則射程可能只有2000公裏左右。不論如何，與以往的彈道導彈相比，大氣層內滑翔的彈頭基本不畏中段攔截系統，例如THAAD和Aegis，即使是專做終端點防禦的愛國者3型效率也會降低。
然而島嶼這類固定目標的價值，還比不上艦隊。東風17的射程應該超過早期型的東風21，所以要開發出反艦版，並沒有原理上的困難。不過高超音速滑翔畢竟是全新的技術，要用來追蹤打擊能高速機動的海上目標，在工程上有大量工作要做。這次的展示並沒有相關的宣佈，必須做的海上實彈測試也沒有被軍迷注意到，應該是還在工程研發的早期。不過如果在2025年的閲兵中，出現反艦型的高超音速導彈，我並不會吃驚。
有台灣媒體大驚小怪，討論這個新“威脅”。其實考慮東風17的射程，以及台灣島上任何軍事目標距離大陸都不超過300公裏的事實，基本可以確定東風17並不會被浪費在第一島鏈裏最近的目標上。真正在登陸作戰上有直接應用的，是前面提到的新火箭炮。
無偵-8（上圖）是在美國D21和X24B之後，世界上首個被公開的軍用銳三角翼高空高速小型飛機（近年有幾次目擊者報告，宣稱看到類似形狀的美軍偵察機，不過即使是真的，它也應該遠大于WZ-8）。單從機翼的形狀就可以估計出極速在馬赫3-5之間，實用升限（Service Ceiling，亦即可以穩定平飛再加一點操作馀裕的最大高度）不可能超過70公裏。前者是因爲機翼後掠角必須由激波的角度決定，後者則是因爲機翼能産生的升力在30公裏高度以上隨大氣密度降低而迅速衰減，在90公裏高處已經可以忽略不計。這個高度叫做Karman Line（根據Theodore von Karman而命名，他也是Karman Vortex Street的發明者），一般四捨五入説是100公裏；既然在Karman Line之上就無法做氣動飛行，所以它也被認爲是內空間的起點。
最讓我吃驚的一點，是WZ-8沒有進氣口，所以用的不是衝壓引擎，而是火箭發動機，這和X24B相同，D21就不一樣。因爲X24B的機翼形狀也相當接近WZ-8，我原本想拿它來當參考，以估計後者的性能參數。不幸的是，X24B並不是一個實用的機型，它純粹是設計來測試舉升體（Lifting Body）外形的升阻比，所以發動機推力嚴重不足，只有3600N，沒有可比性。
使用火箭發動機的好處，在于它對空氣密度完全不在乎，可以用在比衝壓引擎飛得更高的飛行器上。衝壓引擎飛機的實用升限，普通是30公裏出頭，那麽WZ-8的升限就應該在35-70公裏之間，最可能是略高于50公裏。這已經超出世界上所有主流地空導彈的最大射高，也應該是WZ-8選擇火箭發動機的主要考慮。
不過火箭發動機有兩個主要的問題。首先它必須自帶氧化劑，所以航程一般低于衝壓引擎。還好在更高的高度飛行阻力更小，會有若幹補償。其次可回收的火箭發動機必須用液氧，這種超低溫液體對軍事裝備來説完全不適用，因此不論WZ-8選擇固態火箭或是常溫液態燃料，發動機都必須設計成可以簡單拆卸的模塊。
我原本覺得WZ-8有雙發動機，所以可能用的是某型導彈既有的固態火箭（因爲一台中型液態發動機比兩台小型的要明顯更高效些，固態火箭上的差距就不大），但是後來有人給出型號資料，引領我到中國YF（液發）系列火箭的列表（參見https://zh.wikipedia.org/wiki/YF%E7%B3%BB%E5%88%97%E7%81%AB%E7%AE%AD%E5%8F），我才明白在1-4噸推力之間有個空白，那麽爲了避免特別開發新型發動機而使用兩台推力爲6500N（約640公斤）的YF-50A（YF-50有從A到D四個子型號，YF-50A是WZ-8專用的，其他三個型號用在發射衛星的上面級）並聯就算合理。常溫液態燃料毒性大，處理起來比較不方便，但是中國的液發變推力火箭技術已經很成熟，可以長時巡航，效率比固態火箭要高許多，所以權衡得失，還是液發較優。
上月印度的探月飛行器在著陸過程中墜毀（印度說是“硬著陸”），其原因極可能是減速系統故障。印度沒有變推力技術，所以用了五個800N推力的火箭，靠開關個別發動機來調整總推力；這樣複雜的設計，出事的機率當然大幅增加。中國的嫦娥三、四號用的是單發推力爲7500N的變推力火箭，這是特別爲嫦娥計劃全新開發的，不在前面的列表之內，不過可靠性顯然還不錯。
HSU001（上圖）是世界上第一批實用化的大型無人潛水器（LDUUV，Large Diameter Unmanned Underwater Vehicle）之一，對應著美國還在實驗開發中的LDUUV-INP（Innovative Naval Prototype，這是計劃的名稱，計劃中的型號之一是Snakehead，下圖），以及俄國的Harpsichord-2R-PM（Клавесин-2R-ПМ，羽管鍵琴，下下圖）。
美國的LDUUV直徑大約1米，排水量5噸左右，續航力40-80小時。我估計HSU001的直徑1.1米，上浮排水量4噸，下潛排水量6噸，續航力類似。
目前中小型的UUV主要用在掃雷，未來還可能作爲機動偵察站，成爲新一代反潛的利器；最後可以開始裝備武器，成爲察打一體的節點。這和曆史上無人機一開始就以偵察任務爲主，有所不同；畢竟水的阻力遠大于空氣，即使是很小型的無人機也能相對快速地抵達目標區域，UUV則必須大型化之後，才能有足夠的速度和續航力來執行類似的任務。
所以美軍已經在同時開發四個尺寸級別的UUV，除了LDUUV之外，較輕型的叫做“Robot”，而不是“Vehicle”，包括排水量在50公斤以下的MPAUR（Man-Portable Autonomous Underwater Robot），例如Mark 18 Mod 1 Swordfish，和排水量高于50公斤的LAUR（Lightweight Autonomous Underwater Robot），例如200+公斤級的Bluefin-12S。能稱得上Vehicle的有LDUUV和更重的XLUUV（Extra Large Unmanned Underwater Vehicle，排水量超過10噸）；它們有艙室，可以攜帶酬載，以提高任務效率和彈性。目前已知的XLUUV包括200噸級的Cutthroat LSV-2和稍小一些的Orca，兩者都有發射魚雷的能力。
美軍的UUV都還沒有定型量産。我相信共軍必然也有類似XLUUV的超大型無人潛水器在研發之中；2025年前後，應該會有500噸級的原型機，不過要用卡車拖載顯然不實際，或許海軍閲艦儀式中可以見到。
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