Phân biệt phương tiện lướt và tên lửa hành trình siêu vượt âm qua nguyên lý và đường bay

Vũ khí siêu vượt âm là khí tài đạt vận tốc từ Mach 5 (khoảng 6.125 km/h) trở lên, kết hợp khả năng thay đổi quỹ đạo bay linh hoạt trong khí quyển. Dù tên lửa đạn đạo truyền thống cũng có thể vượt mốc vận tốc này ở một số giai đoạn, Cơ quan Nghiên cứu Quốc hội Mỹ (CRS) phân loại vũ khí siêu vượt âm thế hệ mới thành hai nhánh riêng biệt: phương tiện lướt siêu vượt âm (HGV) và tên lửa hành trình siêu vượt âm (HCM).

Khác biệt cốt lõi ở hệ thống động lực và phương thức duy trì vận tốc

Điểm chung duy nhất giữa hai dòng khí tài này ở giai đoạn đầu là đều cần tầng tên lửa đẩy để gia tốc lên ngưỡng siêu thanh. Điểm rẽ nhánh bắt đầu ngay sau khi giai đoạn tăng tốc sơ cấp hoàn tất.

Phương tiện lướt siêu vượt âm (HGV) sau khi được tầng đẩy đưa lên độ cao và vận tốc quy định sẽ tách tầng hoàn toàn. Từ thời điểm này, phương tiện không còn động cơ đẩy chính mà chuyển sang chế độ lướt tự do trong tầng khí quyển loãng. Khí tài vẫn giữ khả năng đổi hướng và điều chỉnh độ cao nhờ các bề mặt điều khiển khí động học. Tuy nhiên, mỗi lần cơ động sẽ làm tiêu hao cơ năng, khiến tốc độ giảm dần theo quãng đường bay.

Tên lửa DF-17 được xem là phương tiện lướt siêu vượt âm (HGV - Hypersonic Glide Vehicle). Ảnh: CCTV

Điển hình cho trường phái này là hệ thống DF-17 của Trung Quốc. Lầu Năm Góc xếp DF-17 vào nhóm tên lửa đạn đạo tầm trung với tầm bắn ước tính khoảng 1.500 - 2.000 km, trong đó tầng đẩy có nhiệm vụ đưa đầu lướt tới độ cao định sẵn trước khi tách ra.

Ngược lại, tên lửa hành trình siêu vượt âm (HCM) tiếp tục duy trì lực đẩy chủ động suốt chuyến bay nhờ động cơ phản lực dòng thẳng hút khí tĩnh (scramjet). Khác với động cơ phản lực thông thường, scramjet không sử dụng cánh quạt nén mà tận dụng chính luồng khí tốc độ cao nén vào buồng đốt để hòa trộn với nhiên liệu. Do scramjet chỉ kích hoạt được khi đã ở tốc độ cực lớn, tên lửa bắt buộc phải nhờ tầng đẩy ban đầu trước khi động cơ chính tiếp quản hành trình.

Mô phỏng thiết kế của tên lửa hành trình tấn công siêu vượt âm Hypersonic Attack Cruise Missile (HACM) hay còn gọi là AHM-4 do Không quân Mỹ phát triển. Ảnh: Raytheon

Mỹ từng thử nghiệm công nghệ này trên mẫu X-51A Waverider, đạt Mach 5,1 và duy trì 210 giây hoạt động bằng scramjet vào năm 2013. Đến năm 2022, Raytheon nhận gói thầu 985,3 triệu USD từ Không quân Mỹ để phát triển mẫu tên lửa hành trình siêu vượt âm HACM phóng từ máy bay dựa trên nền tảng này.

Quỹ đạo cơ động, độ cao hoạt động và tầm tác chiến

Sự khác biệt về cơ chế tạo lực kéo theo trần bay và không gian hoạt động hoàn toàn khác nhau giữa hai dòng khí tài.

Ảnh minh họa sự khác biệt giữa phương tiện lướt siêu vượt âm và tên lửa hành trình siêu vượt âm. Ảnh: B.Đ

Theo mô phỏng từ Văn phòng Ngân sách Quốc hội Mỹ (CBO), một phương tiện lướt tầm trung có thể được đẩy lên độ cao trên 100 km, sau đó hạ xuống và dành phần lớn hành trình lướt ở tầng khí quyển từ 30 đến 40 km. Trần bay này giúp giảm thiểu lực cản nhưng thân vỏ phải đối mặt với mức nhiệt ma sát cực hạn. Tầm bắn của HGV phụ thuộc chặt chẽ vào vận tốc ban đầu do tầng đẩy cung cấp.

Tên lửa hành trình siêu vượt âm lại bắt buộc phải bay ở tầng khí quyển thấp hơn để đảm bảo mật độ oxy cho buồng đốt scramjet hoạt động, điển hình như mẫu X-51A bay ở độ cao khoảng 18 km. Việc phải mang theo buồng động cơ phức tạp và nhiên liệu khiến tên lửa HCM bị giới hạn về thể tích, nhưng bù lại kích thước tổng thể gọn gàng hơn, dễ tương thích với giá treo của máy bay ném bom như B-52.

Thách thức đối với lưới phòng thủ phòng không

Cả hai loại vũ khí đều rút ngắn thời gian phản ứng của hệ thống cảnh giới đối phương nhưng đặt ra những bài toán đánh chặn không tương đồng.

Phương tiện lướt HGV bay thấp hơn quỹ đạo hình parabol của tên lửa đạn đạo liên lục địa. Do giới hạn đường chân trời của radar mặt đất trước độ cong Trái Đất, mục tiêu thường chỉ bị bắt bám khi đã tiếp cận tương đối gần. Khả năng lượn đổi hướng liên tục buộc máy tính phòng thủ phải tính toán lại tham số đón chặn liên tục. Để đối phó, Mỹ và Nhật Bản đang triển khai chương trình tên lửa đánh chặn GPI do Northrop Grumman phát triển với hợp đồng trị giá khoảng 1,31 tỉ USD.

Trong khi đó, tên lửa hành trình HCM lại tạo ra thách thức nhờ quỹ đạo bay tương đối phẳng ở tầm trung bình thấp. Tuy nhiên, dòng khí tài này gặp trở ngại kỹ thuật lớn về độ ổn định buồng đốt khi vận hành trong luồng khí siêu âm khắc nghiệt.

Về khả năng tổn thương, CBO xác định kiểm soát nhiệt ma sát là rào cản kỹ thuật hàng đầu của cả hai trường phái. Sự kiện hệ thống Patriot đánh chặn tên lửa Kinzhal của Nga tại Ukraine vào tháng 5/2023 từng gây chú ý, nhưng CRS phân loại Kinzhal là tên lửa đạn đạo phóng từ máy bay có thể cơ động, không thuộc cấu trúc của phương tiện lướt HGV hay tên lửa hành trình siêu vượt âm thuần chủng. Vận tốc chỉ là một phần của phương trình tác chiến; yếu tố cốt lõi quyết định năng lực xuyên thủng lưới phòng không nằm ở cơ chế duy trì động năng và khả năng cơ động thực tế của từng thiết kế.