高超音速飛彈（Hypersonic Missiles）
俄國於2022年2月24日發動「特別軍事行動」（Special Military Operation），並在入侵烏克蘭戰事進行不到一個月的時間，就於3月18日發射「匕首」（Kinzhal）高超音速飛彈1 擊毀烏克蘭的地面目標，藉以發揮戰場「威懾」（deterrence）作用 – 這是人類首度在戰場上使用「高超音速飛彈」（Hypersonic Missiles）。本文會站在科普的角度為讀者介紹「高超音速飛彈」的種類與科技。
高超音速飛彈的種類
在俄烏戰場上，除了火砲攻擊外，雙方都發射過不少枚飛彈，但是大部分都是「亞音速」（subsonic）或「超音速」（supersonic）飛彈，使用「高超音速飛彈」（Hypersonic missile）的次數並不多見。
「高超音速飛彈」（Hypersonic missiles）可分為下列三大類型：「彈道飛彈」（ballistic missiles）、「巡弋飛彈」（cruise missiles）、「滑翔飛彈」（glide missiles）- 上述三種飛彈的飛行方式、高度及航程雖然不同，速度從五倍音速（馬赫數5, Mach 5）到廿倍音速（馬赫數20, Mach 20）不等，但是同屬於「高超音速飛彈」（Hypersonic missiles）2。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面2
「彈道飛彈」（ballistic missiles）是由火箭推進且能自動制導的戰略武器系統。所謂制導能力是指在推進階段可以調整姿態使其沿著預定軌跡飛行，其前端攻擊部位稱為re-entry vehicle 與推進火箭分離後，沿著彈道軌跡投射到地面目標。大部分的彈道飛彈的攻擊部份是圓錐體，並沒有制導能力，其在大氣層外的軌跡是很容易掌握的，只有在衝進大氣層後受到空氣摩擦，彈體產生高溫，空氣動力變得複雜些，但是基本上還是沿著拋物線軌跡飛行。
有少數的彈道飛彈的攻擊部位有制導能力的（被稱為Guided Ballistic Missile），比方說美國早期的潘新飛彈、以及中國所謂的航母殺手東風21D。兩者的攻擊部位甚為相似，呈雙錐體且有四個可控制翼，靠著四個鰭翼在進入大氣層後，能夠做適度的軌跡調整而命中目標（參見下圖）。至於推進「火箭」可使用固體燃料或液體燃料，或者是混合式燃料（固體 + 液體），火箭可以是一節或兩節。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面2
一般而言，「彈道飛彈」（ballistic missiles）還可以按照飛行距離與發射載具再細分為：短程彈道飛彈（SRBM）、中程彈道飛彈（MRBM）、遠程彈道飛彈（IRBM）、洲際彈道飛彈（ICBM）、潛射彈道飛彈（SLBM）五種（參見下圖） – 美國前任總統川普於2019年8月2日正式退出「中程核武條約」，美蘇不再遵守1987年雷根與戈巴契夫所簽署的條約，開啟了美蘇使用IRBM發動「先發制人」（preemptive） 核打擊的風險。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面
高超音速科技
至於「巡弋飛彈」（cruise missiles）、「滑翔飛彈」（glide missiles）的投射推進所使用的高超音速科技也不盡相同 – 前者被稱為Hypersonic Cruise Missile （HCM），飛行高度在70,000 – 100,000英尺；後者被稱為Hypersonic Glide Vehicle （HGV），飛行高度在100,000英尺以上；兩者的飛行速度都超過五倍音速（參見下圖）3。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面3
「高超音速飛彈」HCM飛行在大氣層內（高度約100公里），以「超音速燃燒衝壓引擎」（Supersonic Combustion Ramjet, SCRAM Jet）3 推進，利用飛行控制原理變換飛行軌跡以避開防空飛彈系統，精準打擊地面目標（參見下圖）。我們日後會再專文介紹SCRAM Jet，這款引擎設計與控制比一般飛機引擎更為複雜，因為在高超音速、高溫高壓環境下，空氣加壓、燃燒與爆炸是非常不容易控制的。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面2
至於第三種「高超音速飛彈」則是用火箭將HGV助推出大氣層；與火箭分離後，HGV在重返大氣層內以滑翔（glide）方式變換彈道（參見下圖）；當年參與大陸「兩彈一星」計劃的華人科學家錢學森博士，他在上世紀四十年代末就已經提出這種「助推 + 滑翔」的「錢學森彈道」4。在高超音速科技領域中，錢學森的貢獻卓越，他還是率先使用Hypersonic這個英文名詞的科學家。
來源：摘自YouTube 所公布的畫面2
中國終於在本世紀克服推進與材料等問題，於2017年試射成功「東風17」，這是一款實現「錢學森彈道」的高超音速飛彈（HGV），可將來自海面的攻擊艦艇拒止在海岸線2000公里以外，提供突破第一島鏈的戰術飛彈5。
結語
在結束本文前，我們與讀者分享北韓國營電視台在2017年3月公布4枚飛彈同時升空的畫面6（參見下圖）。擁有「薩德反飛彈系統」（Terminal High Altitude Area Defense, THAAD）的日韓沒有發射防空飛彈攔截北韓的四枚飛彈，主要是因為北韓的飛彈只是試射，並沒有進入日韓的防禦空域，不過「薩德反飛彈系統」雷達肯定有追蹤北韓所發射的四枚飛彈。
我們會用接下來的幾篇科普文章，繼續為讀者介紹美蘇中三國的高超音速飛彈的種類，以及飛彈與防空飛彈之間的博弈。
來源：北韓國家電視公布畫面5
附註一、2022年3月18日俄羅斯在烏克蘭戰場首度發射「匕首」（Kinzhal）高超音速飛彈
https://www.youtube.com/watch?v=XnEJCZTn1AI
https://zh.m.wikipedia.org/zh-tw/%E5%8C%95%E9%A6%96%E5%B0%8E%E5%BD%88
附註二、”Hypersonic Missiles Arms Race: What You Need to Know, “
https://www.youtube.com/watch?v=s5Cj9oGkN8k
附註三、”Hypersonic Missile Nonproliferation, “
https://www.youtube.com/watch?v=FyUTNRIuAqc
附註四、維基百科：「錢學森彈道」
https://www.easyatm.com.tw/wiki/%E9%8C%A2%E5%AD%B8%E6%A3%AE%E5%BD%88%E9%81%93
附註五、維基百科：東風-17高超音速彈道飛彈
https://zh.wikipedia.org/zh-tw/东风-17高超音速弹道导弹
附註六、北韓在2017年三月同時試射四枚飛彈（北韓國營電視）
https://edition.cnn.com/2017/05/29/asia/north-korea-missile-tests/index.html
作者：
王志强 博士曾任美國麥道太空系統公司 (MDSSC) 的空氣動力學專家 (Senior Technical Specialist)，1992年返台加入台翔航太(TAC)協助發展民航機產業；他的斜槓人生還擔任過：安達信 (Andersen Consulting) 企業戰略經理，中國和光集團戰略長、鴻海董事長特別助理、友達光電(AUO)營銷高階主管、美國林肯電氣 (Lincoln Electric)在台合資公司廣泰執行副總、美世顧問 (Mercer) 台灣區總經理、以及上海佳格 (Shanghai Standard Foods) 營運長。