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高超音速導(dǎo)彈研制要過三道美

2022-01-13 12:54:30
環(huán)球時(shí)報(bào) 2022-01-13
關(guān)鍵詞:助推器高超音速巡航導(dǎo)彈

本報(bào)特約記者魏齊

據(jù)朝中社12日報(bào)道,朝鮮國防科學(xué)院1月11日成功進(jìn)行高超音速導(dǎo)彈試射,擊中1000公里外水域的既定目標(biāo)。此次試射目的在于,最終確證新開發(fā)的高超音速導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的全盤技術(shù)特性。這是今年以來,朝鮮第二次進(jìn)行高超音速導(dǎo)彈試射。目前全球多國都在高度關(guān)注高超音速導(dǎo)彈武器的研制與部署,那么高超音速導(dǎo)彈的研制要過幾道關(guān)呢?

第一關(guān):助推器

廣義上的高超音速導(dǎo)彈指最大速度超過5馬赫的導(dǎo)彈。絕大多數(shù)彈道導(dǎo)彈的最大速度也都超過5馬赫,算是廣義上的高超音速導(dǎo)彈。不過,現(xiàn)在提起高超音速導(dǎo)彈,通常只是狹義的高超音速導(dǎo)彈,即以對地打擊為主要任務(wù),主要在大氣層內(nèi)飛行,最大速度超過5馬赫、可實(shí)施大幅度機(jī)動的導(dǎo)彈。

狹義上的高超音速導(dǎo)彈主要分為兩類。一類為助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈。這類導(dǎo)彈大致由助推器和滑翔器兩部分組成。助推器為火箭發(fā)動機(jī),它加速到一定速度和高度后,釋放無動力的滑翔器,滑翔器內(nèi)設(shè)置有制導(dǎo)、控制裝置和戰(zhàn)斗部。其射程和最大速度相關(guān),最大速度越高,射程就越遠(yuǎn)。美國當(dāng)年試驗(yàn)HTV-2滑翔器的時(shí)候,使用了一枚運(yùn)載火箭,將HTV-2加速到22馬赫,這種滑翔器具備洲際射程。第二類為高超音速巡航導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈先由助推器將其加.速到一定速度和高度,然后助推脫離,超燃沖壓發(fā)動機(jī)啟動。總體來看,高超音速巡航導(dǎo)彈需要額外解決超燃沖壓發(fā)動機(jī),其研制難度較大。目前只有俄羅斯的“鉆石”將開始裝備部隊(duì)。據(jù)中國軍事專家張學(xué)峰介紹,無論是助推滑翔型的高超音速導(dǎo)彈還是高超音速巡航導(dǎo)彈,都需要首先解決助推器的研制問題。尤其在前者中,助推是整個(gè)導(dǎo)彈的唯一動力來源,性能優(yōu)劣很關(guān)鍵。不過,總體上看,助推器的技術(shù)相對傳統(tǒng),屬于高超音速導(dǎo)彈研制的入門技術(shù)。

張學(xué)峰表示,對于助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈而言,它的助推器和彈道導(dǎo)彈的火箭發(fā)動機(jī)基本相當(dāng),很多這類導(dǎo)彈,包括俄羅斯的“匕首”外形上和彈道導(dǎo)彈沒有太大區(qū)別,發(fā)動機(jī)幾乎就是使用彈道導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)。這種發(fā)動機(jī)可以是單級的、也可以是多級的,可以是固體火箭發(fā)動機(jī),也可以是液體火箭發(fā)動機(jī)。比如,美國空軍的AGM-183A高超音速導(dǎo)彈(如圖) 使用了體積小、推力大、能量高的新型固體火箭發(fā)動機(jī),最大射程超過1600公里。但三次試射均以失敗告終,說明高性能的火箭發(fā)動機(jī)的研制,也并非一馬平川。當(dāng)然,高超音速巡航導(dǎo)彈同樣需要助推器,把導(dǎo)彈加速到超燃沖壓發(fā)動機(jī)的工作速度。不過,總體而言,這類導(dǎo)彈的助推器所占比重較小。

第二關(guān):滑翔器

研制助推器,只是高超音速導(dǎo)彈研制的第一關(guān)。第二關(guān)——滑翔器才是高超音速導(dǎo)彈的核心領(lǐng)域。通常來說,彈道導(dǎo)彈的彈頭只有在末段、最多再加上臨近末段的中段,才會在大氣層內(nèi)飛行。彈道導(dǎo)彈雖然能在中段進(jìn)行機(jī)動變軌,但主要通過發(fā)動機(jī)進(jìn)行,且機(jī)動的范圍較小。彈道導(dǎo)彈彈頭在末段也能實(shí)施機(jī)動,但范圍較小,其機(jī)動主要用于躲避攔截。而助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈的一個(gè)主要不同在于,彈買主要在大氣層內(nèi)飛行,并能夠在大氣層內(nèi)依靠空氣動力進(jìn)行較大范圍的橫向和縱向機(jī)動,使得對方很難預(yù)測其打擊點(diǎn)。

張學(xué)峰表示,為了能夠在大氣層內(nèi)進(jìn)行高效滑行,要求助推滑翔型的導(dǎo)彈在飛行過程中,升力大、阻力小,滑翔距離遠(yuǎn)。同時(shí),還要“肚里能裝東西”。其中乘波體的升阻特性最好,但研制的難度相對較大,另外由于其外形扁平,容積較小,目前尚無實(shí)用的型號。圓錐體或類圓錐的旋成體容積較大,但升阻比相對較低。最早的助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈,例如俄羅斯的“匕首”的滑翔器主要是類圓錐的旋成體,外形和彈道導(dǎo)彈彈頭差別不大,主要通過控制它在大氣層內(nèi)飛行時(shí)的迎角來得到一定升力,.升阻比較小,總體看研制難度較低。

第三關(guān):超燃沖壓發(fā)動機(jī)

高超音速巡航導(dǎo)彈被普遍認(rèn)為要助推滑翔型導(dǎo)彈更具優(yōu)勢。因?yàn)檫@種彈可以通過發(fā)動機(jī)吸取空氣中的相同的射程、相同的平均速度,其弓可以做得更小。例如俄羅斯“錯(cuò)石”超音速導(dǎo)彈,可以裝到護(hù)衛(wèi)艦的垂發(fā)統(tǒng)中。而且高超音速巡航導(dǎo)彈總體上廉價(jià)、更經(jīng)濟(jì),便于大量使用。助翔型的高超音速導(dǎo)彈,由于在滑翔階沒有動力,速度會越飛越低,到成了“強(qiáng)弩之末”,容易給對方攔截提供攔截窗口。而高超音速巡航則可以保持以相對均衡的速度飛行。

但超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研制卻是一難點(diǎn)。據(jù)張學(xué)峰介紹,超燃沖壓發(fā)動可以說是高超音速飛行器推進(jìn)技術(shù)乃整個(gè)高超音速飛行器技術(shù)體系中的技術(shù)。它涉及空氣動力學(xué)、氣動熱學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)、燃燒學(xué)、材料學(xué)多學(xué)科的前沿問題以及很多交叉學(xué)“有人形容超燃沖壓發(fā)動機(jī)的燃作,就像是在颶風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴,見其研制難度?!贝送猓脒M(jìn)一步提高超音速巡航導(dǎo)彈的性能,還要解決動推力一體化等技術(shù)。俄羅斯的“石”之所以達(dá)到接近裝備部隊(duì)的狀很大一部分原因在于蘇聯(lián)時(shí)期的技術(shù)累,以及俄羅斯非常重視研制這種具戰(zhàn)略意義的技術(shù)和武器?!?/p>

本報(bào)特約記者魏齊

據(jù)朝中社12日報(bào)道,朝鮮國防科學(xué)院1月11日成功進(jìn)行高超音速導(dǎo)彈試射,擊中1000公里外水域的既定目標(biāo)。此次試射目的在于,最終確證新開發(fā)的高超音速導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的全盤技術(shù)特性。這是今年以來,朝鮮第二次進(jìn)行高超音速導(dǎo)彈試射。目前全球多國都在高度關(guān)注高超音速導(dǎo)彈武器的研制與部署,那么高超音速導(dǎo)彈的研制要過幾道關(guān)呢?

第一關(guān):助推器

廣義上的高超音速導(dǎo)彈指最大速度超過5馬赫的導(dǎo)彈。絕大多數(shù)彈道導(dǎo)彈的最大速度也都超過5馬赫,算是廣義上的高超音速導(dǎo)彈。不過,現(xiàn)在提起高超音速導(dǎo)彈,通常只是狹義的高超音速導(dǎo)彈,即以對地打擊為主要任務(wù),主要在大氣層內(nèi)飛行,最大速度超過5馬赫、可實(shí)施大幅度機(jī)動的導(dǎo)彈。

狹義上的高超音速導(dǎo)彈主要分為兩類。一類為助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈。這類導(dǎo)彈大致由助推器和滑翔器兩部分組成。助推器為火箭發(fā)動機(jī),它加速到一定速度和高度后,釋放無動力的滑翔器,滑翔器內(nèi)設(shè)置有制導(dǎo)、控制裝置和戰(zhàn)斗部。其射程和最大速度相關(guān),最大速度越高,射程就越遠(yuǎn)。美國當(dāng)年試驗(yàn)HTV-2滑翔器的時(shí)候,使用了一枚運(yùn)載火箭,將HTV-2加速到22馬赫,這種滑翔器具備洲際射程。第二類為高超音速巡航導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈先由助推器將其加.速到一定速度和高度,然后助推脫離,超燃沖壓發(fā)動機(jī)啟動。總體來看,高超音速巡航導(dǎo)彈需要額外解決超燃沖壓發(fā)動機(jī),其研制難度較大。目前只有俄羅斯的“鉆石”將開始裝備部隊(duì)。據(jù)中國軍事專家張學(xué)峰介紹,無論是助推滑翔型的高超音速導(dǎo)彈還是高超音速巡航導(dǎo)彈,都需要首先解決助推器的研制問題。尤其在前者中,助推是整個(gè)導(dǎo)彈的唯一動力來源,性能優(yōu)劣很關(guān)鍵。不過,總體上看,助推器的技術(shù)相對傳統(tǒng),屬于高超音速導(dǎo)彈研制的入門技術(shù)。

張學(xué)峰表示,對于助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈而言,它的助推器和彈道導(dǎo)彈的火箭發(fā)動機(jī)基本相當(dāng),很多這類導(dǎo)彈,包括俄羅斯的“匕首”外形上和彈道導(dǎo)彈沒有太大區(qū)別,發(fā)動機(jī)幾乎就是使用彈道導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)。這種發(fā)動機(jī)可以是單級的、也可以是多級的,可以是固體火箭發(fā)動機(jī),也可以是液體火箭發(fā)動機(jī)。比如,美國空軍的AGM-183A高超音速導(dǎo)彈(如圖) 使用了體積小、推力大、能量高的新型固體火箭發(fā)動機(jī),最大射程超過1600公里。但三次試射均以失敗告終,說明高性能的火箭發(fā)動機(jī)的研制,也并非一馬平川。當(dāng)然,高超音速巡航導(dǎo)彈同樣需要助推器,把導(dǎo)彈加速到超燃沖壓發(fā)動機(jī)的工作速度。不過,總體而言,這類導(dǎo)彈的助推器所占比重較小。

第二關(guān):滑翔器

研制助推器,只是高超音速導(dǎo)彈研制的第一關(guān)。第二關(guān)——滑翔器才是高超音速導(dǎo)彈的核心領(lǐng)域。通常來說,彈道導(dǎo)彈的彈頭只有在末段、最多再加上臨近末段的中段,才會在大氣層內(nèi)飛行。彈道導(dǎo)彈雖然能在中段進(jìn)行機(jī)動變軌,但主要通過發(fā)動機(jī)進(jìn)行,且機(jī)動的范圍較小。彈道導(dǎo)彈彈頭在末段也能實(shí)施機(jī)動,但范圍較小,其機(jī)動主要用于躲避攔截。而助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈的一個(gè)主要不同在于,彈買主要在大氣層內(nèi)飛行,并能夠在大氣層內(nèi)依靠空氣動力進(jìn)行較大范圍的橫向和縱向機(jī)動,使得對方很難預(yù)測其打擊點(diǎn)。

張學(xué)峰表示,為了能夠在大氣層內(nèi)進(jìn)行高效滑行,要求助推滑翔型的導(dǎo)彈在飛行過程中,升力大、阻力小,滑翔距離遠(yuǎn)。同時(shí),還要“肚里能裝東西”。其中乘波體的升阻特性最好,但研制的難度相對較大,另外由于其外形扁平,容積較小,目前尚無實(shí)用的型號。圓錐體或類圓錐的旋成體容積較大,但升阻比相對較低。最早的助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈,例如俄羅斯的“匕首”的滑翔器主要是類圓錐的旋成體,外形和彈道導(dǎo)彈彈頭差別不大,主要通過控制它在大氣層內(nèi)飛行時(shí)的迎角來得到一定升力,.升阻比較小,總體看研制難度較低。

第三關(guān):超燃沖壓發(fā)動機(jī)

高超音速巡航導(dǎo)彈被普遍認(rèn)為要助推滑翔型導(dǎo)彈更具優(yōu)勢。因?yàn)檫@種彈可以通過發(fā)動機(jī)吸取空氣中的相同的射程、相同的平均速度,其弓可以做得更小。例如俄羅斯“錯(cuò)石”超音速導(dǎo)彈,可以裝到護(hù)衛(wèi)艦的垂發(fā)統(tǒng)中。而且高超音速巡航導(dǎo)彈總體上廉價(jià)、更經(jīng)濟(jì),便于大量使用。助翔型的高超音速導(dǎo)彈,由于在滑翔階沒有動力,速度會越飛越低,到成了“強(qiáng)弩之末”,容易給對方攔截提供攔截窗口。而高超音速巡航則可以保持以相對均衡的速度飛行。

但超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研制卻是一難點(diǎn)。據(jù)張學(xué)峰介紹,超燃沖壓發(fā)動可以說是高超音速飛行器推進(jìn)技術(shù)乃整個(gè)高超音速飛行器技術(shù)體系中的技術(shù)。它涉及空氣動力學(xué)、氣動熱學(xué)、計(jì)算流體力學(xué)、燃燒學(xué)、材料學(xué)多學(xué)科的前沿問題以及很多交叉學(xué)“有人形容超燃沖壓發(fā)動機(jī)的燃作,就像是在颶風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴,見其研制難度。”此外,要想進(jìn)一步提高超音速巡航導(dǎo)彈的性能,還要解決動推力一體化等技術(shù)。俄羅斯的“石”之所以達(dá)到接近裝備部隊(duì)的狀很大一部分原因在于蘇聯(lián)時(shí)期的技術(shù)累,以及俄羅斯非常重視研制這種具戰(zhàn)略意義的技術(shù)和武器。▲

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