近年来美军对“战斧”4导弹的改进主要集中在数据链、制导系统以及战斗部等方面，这使得其远程控制性和目标识别及毁伤能力进一步得到提高。
经过多年使用，“战斧”4导弹最具优势的数据链系统暴露出传输速率不足的问题，为此美军在改进中重点对弹载数据链路进行了升级改造。2014年2月，美国海军“斯特赖特”号驱逐舰试射1枚“战斧”4巡航导弹，对导弹目标信息更新能力进行了测试。测试中“战斧”导弹跟踪目标、更新数据的过程都采用掠海飞行模式，试验检验了导弹飞行过程中快速接收目标信息、迅速改变飞行路线、攻击移动目标的内容。按照改进计划，雷西恩公司将在“战斧”4导弹再次服役认证中升级通信数据链，为其安装新的传感器和通信部件。此次美对叙机场打击就利用了数据链系统采用多线路迂回的方式，有效躲避了俄方和叙军的地面防空火力，目前还没有发现“战斧”4被大规模拦截的情况。
“战斧”4巡航导弹进行测试
由于“战斧”4飞行中需要与外界交换大量制导信息，因此系统抗干扰能力是关键。2009年11月，美国海军通过“战斧”4型巡航导弹发射，对其新型8通道抗干扰GPS接收器进行了验证。为了提高“战斧”4导引头抗干扰能力，2013年10月，雷西恩公司完成了对安装在“战斧”4导弹上先进电子支援措施（ESM）导引头的成功试验。这种导引头采用了先进处理器和天线技术，用以定位、跟踪移动和固定的发射目标。雷西恩公司表示新型“战斧”采用了开放式体系结构，能整合有效载荷和传感器，并具有较强抗干扰能力。
“战斧”4巡航导弹进行测试
从2004年获得初始作战能力算起，美海军现役的大多数“战斧”4将于2017~2019年达到15年半寿期，因此需要接受重新检修和认证。雷西恩公司希望海军能够维持该弹的生产一直到2019年，那时“战斧”4的首个批次就能进行校验和升级改进，从而延寿15年。而从实际使用情况来看，目前有大量元器件开始出现老化现象，需要重新设计或更换。2014年4月，雷西恩公司开始着手对“战斧”4的卫星数据链路收发器进行升级。美国海军空战系统司令部要求雷西恩公司更换“战斧”卫星通信系统中的电路插件。随着服役年限的临近，对“战斧”4的可靠性测试和维修任务将会越来越多。从此次对叙打击情况来看，“战斧”4的发射和飞行可靠性仍需进一步改进。
向核潜艇中装填“战斧”
在改进导弹的同时，美国海军还把完善导弹发射控制性能作为改进重点，以提高导弹任务适应性。2012年3月，洛马公司开始为海军航空系统司令部提供集成的软硬件系统。洛马公司与美国海军实验室合作升级了“战斧”4的武器控制系统。由于使用了新的处理器，把发射控制时间从以分钟计降低到了以秒计。此外，美海军还努力减少“弗吉尼亚”级核潜艇连续发射“战斧”的间隔时间，以降低敌探测潜艇的风险。美海军目前分析重点是压力/排气系统、气体发生器和武器控制系统的时序设置造成的潜在影响，以及对导弹发射精度的影响，这些改进使得美军可以在短时间内发射大量“战斧”4。
目前，雷西恩公司正在为“战斧”4开发新型战斗部，以提高其对混凝土加固目标的打击能力。为提高“战斧”4的贯穿能力，美军开发了WDU-43型贯穿战斗部。此外，为配合反舰型“战斧”4的开发，雷西恩公司正在开发新型反舰战斗部。此次对叙使用的“战斧”4利用其多样化战斗部实现了对多种目标的有效打击。
“战斧”巡航导弹击中靶船
此外，雷西恩公司投资4 000万美元改进“战斧”4的机动目标识别系统，这使其有望发展为远程反舰导弹，弥补美海军反舰导弹不足的情况。
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