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「世界知识」高超声速飞行器,未来战场“明星”

2022-08-27 21:10:17 2609

摘要:作者:兰顺正首发自:《世界知识》高超声速飞行器是大国竞相发展的新型武器装备,最近俄罗斯承认正在研发“Kh-95”新型远程高超音速导弹,美国空军“AGM-183A”高超声速空射快速反应武器原型进行夏季测试(再次失利),法国也即将对其全尺寸高超...

作者:兰顺正

首发自:《世界知识》

高超声速飞行器是大国竞相发展的新型武器装备,最近俄罗斯承认正在研发“Kh-95”新型远程高超音速导弹,美国空军“AGM-183A”高超声速空射快速反应武器原型进行夏季测试(再次失利),法国也即将对其全尺寸高超声速巡航导弹样机进行试飞。

炫目的高超声速技术

高超声速飞行器是飞行速度超过5马赫的飞机、导弹、炮弹等有翼或无翼飞行器之总称。我国“两弹一星”元勋、著名空气动力学家钱学森先生是高超声速技术的最早倡导者之一。他在1945年曾发表《论高超声速相似律》论文,率先采用“Hyersonic”一词来表示高超声速,同时定义了“飞行速度大于5马赫”的标准。

高超声速飞行器如被用于军事领域,将具有以下优点:

一是航速快,全球抵达。高度信息化、高度智能化是未来战争的特点,未来的空中打击主要依靠高度和速度取胜,而高超声速飞行器能在两小时内攻击全球任何地方的任何目标。

二是突防能力强,探测、拦截难。空中目标的运动速度直接决定其通过敌方防御体系作战空域的时间,对突防概率影响极大。高超声速飞行器飞行速度快,可有效缩短对目标的反应时间,回波积累数量少,常规雷达的探测能力明显降低,造成探测高超声速空中目标的难度加大。同时,现有地面防空武器系统方向转动机构的转动速度慢,不能有效跟踪瞄准目标,因此高超平台的突防概率高。

三是射程远,威力大。目前各国在研的高超声速导弹射程都有几百千米、几千千米,且高超声速飞行器飞行时动能大,若与亚声速飞行器采用同等质量的战斗部,其所能产生的破坏力更大。

高超声速飞行器大致可分为两类。第一类为依靠自身先进的推进系统就可实现大气层内数倍音速的飞行器,这主要得益于其高性能动力推进系统。超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机是这类高超声速飞行器的关键技术。第二类高超声速飞行器又被称为助推滑翔高超声速飞行器,其特性可描述为:在弹道导弹的基础上,增加了进入大气层后的利用气动控制系统以实现有限机动,具备有效升力拉起(有可能再次冲出大气层再返回,也可能依然在大气层内),并且能在大气层内长时间滑翔飞行。目前而言,助推滑翔高超声速飞行器大多采用技术上可行的火箭助推获得速度完成进入太空,达到最高点,然后下降进入大气层,进入大气层后通过气动升力效果在靠近大气层的边缘进行滑翔,最终抵达目标上空。

大国争相研发的利器

高超声速飞行器由于具有高速、高机动的特点以及高效的突防和侦察效能,可能导致“游戏规则”的改变,成为各军事大国纷纷投资的领域,堪称21世纪航空航天事业发展的一个主要方向。

美国虽尚未宣布有任何一款正式的高超声速武器投入服役,但从上世纪50年代起即已开始进行研发,在1970年代后期一度陷入低潮,几经周折到21世纪初,诸多关键技术问题相继取得突破性进展,技术储备已非常扎实。

进入21世纪,美国重点研制并试验了“猎鹰HTV-2”高超声速技术飞行器。在经历了“猎鹰 HTV-2”两次飞行失利后,美国高超声速滑翔飞行器的发展思路由突出战略打击向战略战术并重发展,着力打造“三位一体”的高超声速滑翔飞行器型谱,即海基、陆基、空基以通用型中远程滑翔飞行器先进高超声速武器(AHW)为原型,发展各自的高超声速滑翔武器。其中AHW的一个关键,就是C-HGB高超声速滑翔体,该滑翔体作为高超声速武器的末端和战斗部而研发,采用带有小翼的圆锥形设计,由合金材料和复合材料构成。据悉,美国海军常规快速打击项目(CPS)、陆军远程高超声速武器项目(LRHW)、美国空军空基快速响应武器项目(ARRW)都将采用C-HGB作为战斗部。

以远程高超声速武器项目(LRHW)为例,根据美国陆军快速能力与关键技术办公室披露的细节,该导弹是一种通用型固体中程弹道导弹,弹体直径为887毫米,通过一个长约10米的运输/发射箱发射,运输/发射箱采用双联装配置,底盘是“奥什科什”M983A4型8×8牵引车改进的半拖车,可以机动部署、发射,具备最大6000千米的航程,打击精度小于10米,最大飞行速度超过5马赫。美国空军空基快速响应武器项目(ARRW)已在2018年被授予“AGM-183A”编号,采用助推器+楔形滑翔弹头的方案,最大马赫数为20,射程925千米,主要打击地面和海面目标。

俄罗斯在高超声速、特别是超燃冲压发动机研究方面有传统优势。苏联早在1957年就开始了超燃冲压发动机研发工作。几十年来,俄中央空气流体动力研究院、中央航空发动机研究院、图拉耶夫联盟设计局、彩虹设计局、莫斯科航空学院等都未间断过高超声速技术研究。

目前俄有多种高超声速武器服役。“3M22锆石”是一种装备超燃冲压发动机的高超声速反舰巡航导弹,结合了弹道导弹的速度和巡航导弹的机动能力,速度可达9马赫,低空射程估计为250千米~500千米,最大射程可达1000千米。俄此前已成功进行多次该导弹试射,如一切顺利将会在今年底定型,明年列装海军水面舰艇和潜艇。

俄“匕首”导弹已在2017年12月投入战斗值班。该型导弹由飞机挂载,弹体短粗,前部近似椎体,外表面没有空气进口,在弹体尾部有四个小型弹翼,外形类似陆基“伊斯坎德尔”弹道导弹。导弹弹长大约 7~8米,弹径小于1米,飞行速度达10马赫,能打击距离2000千米的目标,在飞行过程中可进行机动变轨,令现有防空反导系统难以拦截。

2019年底,俄首个装备“先锋”系统的导弹团投入作战值班。“先锋”高超声速滑翔导弹自1980年代中期开始研发,2004年完成首次测试,2018年7月投产。该型导弹的参数及外观均未披露,但据称该系统由“先锋”高超声速滑翔弹头及其载具“UR100N”洲际弹道导弹组成,可在大气层内以20马赫的速度滑翔飞行。

中国在高超领域实现了“弯道超车”,除了广为人知的“DF-21”“DF-26”导弹外,亚轨道重复使用演示验证项目运载器也成功试飞。印度、日本、挪威等国同样制定了高超声速发展计划,正在开展关键技术攻关。

未来高超声速飞行器将成为战场“明星”,引发作战样式和作战体系的转型,国际社会已开始关注高超声速武器控制与防扩散问题。俄官员曾表示愿将高超声速武器纳入军控条约,同时希望对等限制美国的导弹防御系统发展。

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