蘭順正
高超聲速飛行器是大國(guó)競(jìng)相發(fā)展的新型武器裝備,最近俄羅斯承認(rèn)正在研發(fā)“Kh-95”新型遠(yuǎn)程高超音速導(dǎo)彈,美國(guó)空軍“AGM-183A”高超聲速空射快速反應(yīng)武器原型進(jìn)行夏季測(cè)試(再次失利),法國(guó)也即將對(duì)其全尺寸高超聲速巡航導(dǎo)彈樣機(jī)進(jìn)行試飛。
高超聲速飛行器是飛行速度超過(guò)5馬赫的飛機(jī)、導(dǎo)彈、炮彈等有翼或無(wú)翼飛行器之總稱。我國(guó)“兩彈一星”元?jiǎng)?、著名空氣?dòng)力學(xué)家錢(qián)學(xué)森先生是高超聲速技術(shù)的最早倡導(dǎo)者之一。他在1945年曾發(fā)表《論高超聲速相似律》論文,率先采用“Hyersonic”一詞來(lái)表示高超聲速,同時(shí)定義了“飛行速度大于5馬赫”的標(biāo)準(zhǔn)。
高超聲速飛行器如被用于軍事領(lǐng)域,將具有以下優(yōu)點(diǎn):
一是航速快,全球抵達(dá)。高度信息化、高度智能化是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的特點(diǎn),未來(lái)的空中打擊主要依靠高度和速度取勝,而高超聲速飛行器能在兩小時(shí)內(nèi)攻擊全球任何地方的任何目標(biāo)。
二是突防能力強(qiáng),探測(cè)、攔截難??罩心繕?biāo)的運(yùn)動(dòng)速度直接決定其通過(guò)敵方防御體系作戰(zhàn)空域的時(shí)間,對(duì)突防概率影響極大。高超聲速飛行器飛行速度快,可有效縮短對(duì)目標(biāo)的反應(yīng)時(shí)間,回波積累數(shù)量少,常規(guī)雷達(dá)的探測(cè)能力明顯降低,造成探測(cè)高超聲速空中目標(biāo)的難度加大。同時(shí),現(xiàn)有地面防空武器系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度慢,不能有效跟蹤瞄準(zhǔn)目標(biāo),因此高超平臺(tái)的突防概率高。
三是射程遠(yuǎn),威力大。目前各國(guó)在研的高超聲速導(dǎo)彈射程都有幾百千米、幾千千米,且高超聲速飛行器飛行時(shí)動(dòng)能大,若與亞聲速飛行器采用同等質(zhì)量的戰(zhàn)斗部,其所能產(chǎn)生的破壞力更大。
高超聲速飛行器大致可分為兩類。第一類為依靠自身先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)大氣層內(nèi)數(shù)倍音速的飛行器,這主要得益于其高性能動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是這類高超聲速飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。第二類高超聲速飛行器又被稱為助推滑翔高超聲速飛行器,其特性可描述為:在彈道導(dǎo)彈的基礎(chǔ)上,增加了進(jìn)入大氣層后的利用氣動(dòng)控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)有限機(jī)動(dòng),具備有效升力拉起(有可能再次沖出大氣層再返回,也可能依然在大氣層內(nèi)),并且能在大氣層內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間滑翔飛行。目前而言,助推滑翔高超聲速飛行器大多采用技術(shù)上可行的火箭助推獲得速度完成進(jìn)入太空,達(dá)到最高點(diǎn),然后下降進(jìn)入大氣層,進(jìn)入大氣層后通過(guò)氣動(dòng)升力效果在靠近大氣層的邊緣進(jìn)行滑翔,最終抵達(dá)目標(biāo)上空。
高超聲速飛行器由于具有高速、高機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)以及高效的突防和偵察效能,可能導(dǎo)致“游戲規(guī)則”的改變,成為各軍事大國(guó)紛紛投資的領(lǐng)域,堪稱21世紀(jì)航空航天事業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要方向。
美國(guó)雖尚未宣布有任何一款正式的高超聲速武器投入服役,但從上世紀(jì)50年代起即已開(kāi)始進(jìn)行研發(fā),在1970年代后期一度陷入低潮,幾經(jīng)周折到21世紀(jì)初,諸多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題相繼取得突破性進(jìn)展,技術(shù)儲(chǔ)備已非常扎實(shí)。
進(jìn)入21世紀(jì),美國(guó)重點(diǎn)研制并試驗(yàn)了“獵鷹HTV-2”高超聲速技術(shù)飛行器。在經(jīng)歷了“獵鷹 HTV-2”兩次飛行失利后,美國(guó)高超聲速滑翔飛行器的發(fā)展思路由突出戰(zhàn)略打擊向戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)并重發(fā)展,著力打造“三位一體”的高超聲速滑翔飛行器型譜,即?;?、陸基、空基以通用型中遠(yuǎn)程滑翔飛行器先進(jìn)高超聲速武器(AHW)為原型,發(fā)展各自的高超聲速滑翔武器。其中AHW的一個(gè)關(guān)鍵,就是C-HGB高超聲速滑翔體,該滑翔體作為高超聲速武器的末端和戰(zhàn)斗部而研發(fā),采用帶有小翼的圓錐形設(shè)計(jì),由合金材料和復(fù)合材料構(gòu)成。據(jù)悉,美國(guó)海軍常規(guī)快速打擊項(xiàng)目(CPS)、陸軍遠(yuǎn)程高超聲速武器項(xiàng)目(LRHW)、美國(guó)空軍空基快速響應(yīng)武器項(xiàng)目(ARRW)都將采用C-HGB作為戰(zhàn)斗部。
以遠(yuǎn)程高超聲速武器項(xiàng)目(LRHW)為例,根據(jù)美國(guó)陸軍快速能力與關(guān)鍵技術(shù)辦公室披露的細(xì)節(jié),該導(dǎo)彈是一種通用型固體中程彈道導(dǎo)彈,彈體直徑為887毫米,通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)約10米的運(yùn)輸/發(fā)射箱發(fā)射,運(yùn)輸/發(fā)射箱采用雙聯(lián)裝配置,底盤(pán)是“奧什科什”M983A4型8×8牽引車(chē)改進(jìn)的半拖車(chē),可以機(jī)動(dòng)部署、發(fā)射,具備最大6000千米的航程,打擊精度小于10米,最大飛行速度超過(guò)5馬赫。美國(guó)空軍空基快速響應(yīng)武器項(xiàng)目(ARRW)已在2018年被授予“AGM-183A”編號(hào),采用助推器+楔形滑翔彈頭的方案,最大馬赫數(shù)為20,射程925千米,主要打擊地面和海面目標(biāo)。
俄羅斯在高超聲速、特別是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究方面有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。蘇聯(lián)早在1957年就開(kāi)始了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)工作。幾十年來(lái),俄中央空氣流體動(dòng)力研究院、中央航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院、圖拉耶夫聯(lián)盟設(shè)計(jì)局、彩虹設(shè)計(jì)局、莫斯科航空學(xué)院等都未間斷過(guò)高超聲速技術(shù)研究。
目前俄有多種高超聲速武器服役?!?M22鋯石”是一種裝備超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的高超聲速反艦巡航導(dǎo)彈,結(jié)合了彈道導(dǎo)彈的速度和巡航導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)能力,速度可達(dá)9馬赫,低空射程估計(jì)為250千米~500千米,最大射程可達(dá)1000千米。俄此前已成功進(jìn)行多次該導(dǎo)彈試射,如一切順利將會(huì)在今年底定型,明年列裝海軍水面艦艇和潛艇。
俄“匕首”導(dǎo)彈已在2017年12月投入戰(zhàn)斗值班。該型導(dǎo)彈由飛機(jī)掛載,彈體短粗,前部近似椎體,外表面沒(méi)有空氣進(jìn)口,在彈體尾部有四個(gè)小型彈翼,外形類似陸基“伊斯坎德?tīng)枴睆椀缹?dǎo)彈。導(dǎo)彈彈長(zhǎng)大約 7~8米,彈徑小于1米,飛行速度達(dá)10馬赫,能打擊距離2000千米的目標(biāo),在飛行過(guò)程中可進(jìn)行機(jī)動(dòng)變軌,令現(xiàn)有防空反導(dǎo)系統(tǒng)難以攔截。
2019年底,俄首個(gè)裝備“先鋒”系統(tǒng)的導(dǎo)彈團(tuán)投入作戰(zhàn)值班?!跋蠕h”高超聲速滑翔導(dǎo)彈自1980年代中期開(kāi)始研發(fā),2004年完成首次測(cè)試,2018年7月投產(chǎn)。該型導(dǎo)彈的參數(shù)及外觀均未披露,但據(jù)稱該系統(tǒng)由“先鋒”高超聲速滑翔彈頭及其載具“UR 100N”洲際彈道導(dǎo)彈組成,可在大氣層內(nèi)以20馬赫的速度滑翔飛行。
中國(guó)在高超領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“彎道超車(chē)”,除了廣為人知的“DF-21”“DF-26”導(dǎo)彈外,亞軌道重復(fù)使用演示驗(yàn)證項(xiàng)目運(yùn)載器也成功試飛。印度、日本、挪威等國(guó)同樣制定了高超聲速發(fā)展計(jì)劃,正在開(kāi)展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
未來(lái)高超聲速飛行器將成為戰(zhàn)場(chǎng)“明星”,引發(fā)作戰(zhàn)樣式和作戰(zhàn)體系的轉(zhuǎn)型,國(guó)際社會(huì)已開(kāi)始關(guān)注高超聲速武器控制與防擴(kuò)散問(wèn)題。俄官員曾表示愿將高超聲速武器納入軍控條約,同時(shí)希望對(duì)等限制美國(guó)的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)發(fā)展。
(作者為遠(yuǎn)望智庫(kù)特約研究員、察哈爾學(xué)會(huì)研究員、中國(guó)指揮與控制學(xué)會(huì)會(huì)員)