《国际先驱导报》特约撰稿 宋忠平 发自北京
美国国防部情报称,今年1月9日,中国军方在本国领空首次成功进行了高超音速航天飞行器的飞行试验。美国匿名消息人士向《华盛顿自由灯塔报》透露称,五角大楼对中国这种高超音速飞行器起的代号为WU-14。美国国防部官方发言人普尔中校证实了发现相关试验的事实。
1月15日,中国国防部发言人就外媒报道中国高超音速飞行器试验作出回应并表示,中国在境内按计划进行的科研试验是正常的,不针对任何国家和特定目标。国防部的此次回应实际上已经证实了中国这次高超音速飞行器试验。
客观讲,中国进行高超音速飞行器试验没有什么值得大惊小怪,美国和俄罗斯等强国早在上世纪就开始了相关高超音速飞行器试验。从技术原理上讲,高超音速飞行器也并不是新鲜事物,钱学森教授早在上世纪40年代末就提出了这种“助推—滑翔式弹道”,国外有人称之为“钱学森弹道”。简单理解就是一种“弹道式巡航导弹”的概念,利用弹道导弹将飞行器打到地球的亚轨道,然后飞行器启动自身超燃冲压发动机贴着大气层上沿机动飞行,直至精确攻击目标为止。
如同在大气层上“打水漂”
这里定义的高超音速是指速度大于5倍音速,也就是时速在6000公里,如果是10倍音速,则时速高达12000公里,这个速度对于武器来讲可实现“全球快速打击系统”,也就是美军一直倡导的“一小时打遍全球”。也只有“快”才能不贻误战机,才能在对手发起攻击前“以快制胜”。
美军1998年提出的高超音速飞行器设计方案,使用火箭组合循环发动机推进。从普通跑道起飞,发动机加速到10马赫飞行,当爬升到40公里高度时关闭发动机,飞机依靠惯性滑行到60公里的高度开始机动飞行。在这个高度区间,地球大气层的压力、密度随高度增加而迅速衰减,在距离地面60公里高度,已接近真空状态。因此,在30-60公里的高空“走廊”是高超音速飞行器长时间远距离飞行的理想空间,在这个“走廊”短暂启动发动机,推动飞行器再次爬升、回落、再爬升,如此周而复始,每两分多钟进行一次“跳跃”,每一跳约450公里,这样在两小时内可以到达全球任何地点。
这种在稠密大气层上方如“打水漂”般跳跃飞行的方式,不仅节省燃料,而且大大减轻高超音速飞行的气动加热。飞行器可利用其高升阻比气动外形进行大范围滑翔机动,规避拦截火力,并在适合位置释放出携带的弹药,对目标进行精确打击。这种“弹道式巡航导弹”与纯粹的弹道导弹相比,其最大优势就是飞行弹道、落点难以预测,拦截武器系统的传感器即使探测到发射也难以连续跟踪,难以获得精确飞行弹道数据。同时,现如今已经部署的“基于导弹打导弹原理”的反导系统的拦截能力恰恰对这种飞行器大部分飞行时间和轨道显得无能为力,因而高超音速武器系统对于现有反导系统有非常高的突防概率。
总结一下就不难发现,高超音速飞行器最主要的特点就是两点,一是极快速度,二是高机动性,这两点无疑都是现有反导系统的“克星”。
反导系统能预警但无法拦截
究竟该如何实现这样一种基于“弹道式巡航导弹原理”的“高超音速飞行器”呢?
首先需要有弹道导弹的“帮忙”,从目前情况来看,无论是美国还是俄罗斯都基本利用已经退役的洲际弹道导弹作为高超音速飞行器的助推平台。所不同的是,只需要将这些弹道导弹的上部,即核战斗部换成“高超音速飞行器”载荷即可。而这类武器系统的关键就是要试验开发这个位于弹道导弹上部的“高超音速飞行器”,这也是世界主要军事强国的重要试验的开发对象。就目前而言,类似于这样的“高超音速飞行器”,美国就有HTV-2“猎鹰计划”,俄罗斯也早就在试验自己的“鹰计划”。
其中,美军的HTV-2“猎鹰计划”已经开展了多年试验,尽管有失败的经历,但这类飞行器目前依旧在紧锣密鼓地进行各类试验,期待于2020年前能完成研制工作。俄罗斯也没有闲着,其研制历史也比较久远。2001年7月,为对抗美国反导计划,俄罗斯用“白杨”洲际弹道导弹与高超音速飞行器进行了联合飞行试验。这类飞行器的飞行轨迹正处于美国中段和末段防御系统的结合高度,加上其拥有的高速度和高机动性,虽然反导系统可以预警,但也无法有效跟踪和最终拦截。
不过,由于这类飞行器的研制难度很大,需要攻关的技术难点颇多,因此目前也只有少数几个国家具备研制能力。
首先要解决的就是动力难题。高超音速技术主要选用超燃冲压发动机作为推进系统,但就目前而言,就算是对基础科研能力强大的美军来讲,超燃冲压发动机技术也距离实用化有不小的距离。其次要解决的就是气动加热难题。如何解决好飞行器在真实飞行环境下的气动加热而不被烧毁至关重要。第三要解决的就是新材料难题。耐高温、抗腐蚀、高强度、低密度的结构材料对于研制高超音速飞行器是必须突破的关口。第四要解决的是控制问题。高超音速飞行器在如此高速飞行状态下,无论是姿态控制还是弹道导引控制都将变得十分困难,如果需要精确的目标锁定其控制难度将进一步增大。若控制不好,动力系统再强劲,也无法实现机动飞行和精确打击的多重任务。
美军目的是实现全球快速打击
高超音速飞行器其实种类比较多,除了上述的“弹道式巡航导弹”类型的高超音速飞行器,还有比较典型的两大类,一是类似于美军正在研发的X-51A“乘波者”,一类是美军正在试验的X-37B“太空战斗机”。
X-51A其本质就是美军今后替代“战斧”的新型高超音速的巡航导弹,可由包括B-52、B-1B、B-2A战略轰炸机在高空发射的“乘波者”验证飞行器,其设计速度可达6倍音速,即时速6400公里。一旦实现,该飞行器从加利福尼亚范登堡空军基地发射升空后,可在60分钟内攻击地球上任何目标。美军有关人士透露,他们计划在2015年左右利用X-51A飞行器试飞后论证的技术,开发出一种快速打击导弹,而这种导弹对其他国家的威慑力将等同于核武器的威慑力。除此之外,美军期待利用这一技术开发的各型飞机在性能方面也会有很大提升,如侦察机将能在短时间完成作战区域的侦察,战斗机将能快速部署到指定的作战区域,运输机将能及时把物资运输到目标地域。就目前来看,美军的X-51A试验计划并不圆满,多次试验未取得理想效果,主要还是动力系统问题,这也是制约该计划发展的关键技术瓶颈。
X-37B则是一种由助推火箭发射或飞机投放、可进入地球轨道高速飞行的无人驾驶空天飞机,其大小只有美国之前航天飞机的四分之一,该飞行器可以高达20倍以上音速在地球轨道上运行,并可根据实际需要机动变轨,实现对目标的抵近侦察以及精确打击、抓捕等。如今这类飞行器已经进行过多次试验,并取得一定成果。X-37B在技术成熟并量产后,可整合具备侦察、空中打击,以及反卫星、反导弹等太空作战功能,有望成为全世界第一种“空天战机”。但这类飞行器还存在一个棘手的问题,就是每次都需要利用“宇宙神-5”运载火箭将其送到地球轨道,X-37B不具备直接从机场起飞、加速,并直接穿越大气层进入外大气层的基础能力,这也就制约了其快速反应能力,毕竟每次发射尽管可以利用“太空快速发射系统”,但依旧难以解决使用成本高以及对发射场严重依赖等问题。从某种程度上讲,X-37B并非真正意义上的“空天飞机”,其本质就是小型航天飞机。而对于美军来讲更需要的则是具备常规起降能力并可随时随地升空作战的真正意义上的“空天飞机”,因此可以将X-37B理解为美军未来“空天飞机”的技术验证机。
从美军的角度来看,发展高超音速飞行器主要是为实现其“全球快速打击系统”军事部署,而从俄罗斯角度来看,发展此类飞行器更多是为了反击美军的反导系统,毕竟美军在欧洲和亚太地区部署的严密反导网,其中很重要的遏制对手就是俄罗斯……

- 频道推荐
- 最新新闻