高超声速武器面临哪些技术难题

来源:解放军报作者:柳森责任编辑:向雄
2017-05-16 12:33

高超声速技术是21世纪航空航天技术发展一个新的制高点,高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍声速(即5马赫)的飞行器,大家熟知的洲际弹道导弹、载人飞船、航天飞机等的最大速度可达20余倍声速,都属于高超声速飞行器。除了洲际弹道导弹等传统的高超声速飞行器之外,近年来在国际上有三类高超声速飞行器备受关注。近些年来,世界主要军事强国根据本国技术实力和研发特点制定出各自的发展计划,力图在未来高超声速战争中抢占先机。

高超声速武器全球快速打击示意图

“兵之情主速”。战争史表明,速度是衡量武器装备性能的一项关键指标,也是撬动胜利之门的重要支点。高超声速技术的出现,必将开启战争新时代——

高超声速作战:搅动未来战场的狂飙

■柳森

“天下武功,唯快不破。”从本土发射,可以突破敌方拦截系统、在一小时内打击全球任何目标;从机场起飞,不到两小时就能降落在世界任何一个机场。随着近年来高超声速飞行器关键技术的不断突破,这些科幻小说中的场景将在不远的将来成为现实。

先进的技术支撑——

高超声速技术验证稳步推进

高超声速技术是21世纪航空航天技术发展一个新的制高点,高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍声速(即5马赫)的飞行器,大家熟知的洲际弹道导弹、载人飞船、航天飞机等的最大速度可达20余倍声速,都属于高超声速飞行器。除了洲际弹道导弹等传统的高超声速飞行器之外,近年来在国际上有三类高超声速飞行器备受关注。

临近空间吸气式巡航飞行器。以超燃冲压发动机为动力、可在临近空间高超声速巡航的一类飞行器。超燃冲压发动机全称为超声速燃烧冲压发动机,被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的飞行器“第三次动力革命”。与采用涡轮增压的航空发动机不同,超燃冲压发动机利用进气道激波实现高速气流减速与增压,因此没有转动部件、构造相对简单。与火箭发动机相比不需携带氧化剂,重量轻,推重比大,适合高空高速飞行。美国研发的X-43、X-51系列已经实现5倍声速以上短时飞行。

临近空间助推滑翔飞行器。用火箭助推,然后在大气层内高超声速远距离滑翔的飞行器,可用于远程快速打击。为了实现高超声速远距离滑翔,至今人们共提出过两种方案,分别是滑翔-跳跃“桑格尔弹道”和助推-再入“钱学森弹道”。由美国研发的HTV系列是这一类飞行器的典型代表。HTV-2设计最大射程16668千米,横向机动距离5556千米,最大飞行速度达到20马赫,可一小时内实现全球到达。

小型跨大气层空间机动飞行器。能快速发射到地球近地轨道、可以长期驻留轨道并执行指定任务、结束任务后自动返回地面的小型无人高超声速飞行器,其在轨和返回地球的速度超过20马赫,被认为是未来太空战斗机的雏形。这种飞行器类似迷你版的航天飞机。采用小型、无人、可重复使用的设计方案,力图解决航天飞机的高成本和高风险问题。美国研制的X-37B是第一架此类飞行器,其最近一次在轨试验长达718天,在轨时间总长达2085天。

积极的武器规划——

高超声速项目研发群雄逐鹿

近些年来,世界主要军事强国根据本国技术实力和研发特点制定出各自的发展计划,力图在未来高超声速战争中抢占先机。

美国已经开展多个高超声速项目研究。目前正在实施的三类新型高超声速飞行器研制计划包括:吸气式高超声速巡航飞行器——高超声速吸气式武器概念(HAWC),助推滑翔式飞行器——战术助推滑翔导弹(TBG)和先进高超声速武器(AHW),以及小型跨大气层空间机动飞行器——X-37B。在X-51A和HTV-2技术基础上,美国空军于2014年启动了对应的高超声速吸气式武器概念(HAWC)和战术助推滑翔导弹(TBG)两个后续项目。与此同时,美国陆军继续积极推进始于2006年的先进高超声速武器(AHW)计划。这些后续项目的目标是研制高超声速打击武器样机,并在相关的战术环境中完成演示验证飞行试验。X-37B则可作为通用的武器平台,可从空间对陆海空目标实施实时监视或精确打击,可对卫星、宇宙飞船甚至太空站实施破坏和捕获,能够衍生出多种作战能力。

俄罗斯的高超声速技术是在原苏联技术基础上发展起来的。苏联时期就已经研制出3.5马赫以上的远程超声速反舰导弹。1996年后,俄罗斯重启第二代超燃冲压发动机计划,先后推出了GLL-8和GLL-VK等高超声速飞行器项目。一种为助推滑翔高超声速试验飞行器。俄罗斯于2014年5月20日进行了一次SS-25“白杨-M”洲际弹道导弹的试射,内容就包括一型先进弹头的测试。一种为机载方式发射高超声速试验飞行器。今年4月18日,俄罗斯成功试验了飞行速度8马赫的“锆石”高超声速反舰导弹。

法国、德国、印度、日本等国也不甘示弱,相继推出不同的高超声速飞行器项目。如印度正致力于研发马赫数5~7的“布拉莫斯-2”高超声速巡航导弹和“AVATAR”跨大气层高超声速飞行器。

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