“大國(guó)標(biāo)配”高超武器研制有多難

本報(bào)特約記者 李強(qiáng) 柳玉鵬 本報(bào)記者 劉煊尊 劉揚(yáng)

編者按：高超音速飛行器一直是大國(guó)持續(xù)關(guān)注和研發(fā)的尖端技術(shù)。俄媒11月30日?qǐng)?bào)道稱，俄羅斯11月首次在北極條件下使用米格-31K戰(zhàn)斗機(jī)測(cè)試“匕首”高超音速導(dǎo)彈。中國(guó)官方媒體11月30日則盤(pán)點(diǎn)了中國(guó)高超音速飛行器研制的最新進(jìn)展。那么，號(hào)稱能“一小時(shí)打遍全球”的高超音速飛行器都有什么特點(diǎn)？設(shè)計(jì)難點(diǎn)又在哪里呢？

俄美加速推進(jìn)高超武器化

據(jù)俄羅斯“今日經(jīng)濟(jì)”網(wǎng)11月30日?qǐng)?bào)道，俄國(guó)防工業(yè)消息人士稱，日前，俄軍首次在俄北極地區(qū)進(jìn)行了“匕首”高超音速導(dǎo)彈發(fā)射試驗(yàn)工作。報(bào)道稱，11月中旬，俄軍米格-31K戰(zhàn)機(jī)首次從摩爾曼斯克地區(qū)的奧列涅戈?duì)査箍藱C(jī)場(chǎng)起飛，向位于俄中部科米共和國(guó)境內(nèi)的片博伊靶場(chǎng)的地面目標(biāo)發(fā)射“匕首”高超音速導(dǎo)彈。導(dǎo)彈飛行速度達(dá)到10馬赫。

據(jù)報(bào)道，這種導(dǎo)彈實(shí)際上是“伊斯坎德?tīng)枴睂?dǎo)彈的空基版，射程可達(dá)近2000公里。目前，攜帶這一導(dǎo)彈的米格-31戰(zhàn)機(jī)在俄南部軍區(qū)投入試驗(yàn)性作戰(zhàn)值班。文章稱，其他國(guó)家還沒(méi)有裝備類似的高超音速系統(tǒng)。

除了“匕首”，近段時(shí)間以來(lái)，俄媒體不斷報(bào)道俄各類高超音速武器的消息。俄塔斯社11月22日稱，俄軍將于年底之前在北方艦隊(duì)的一處靶場(chǎng)再次試射“鋯石”高超音速反艦巡航導(dǎo)彈。俄總統(tǒng)普京此前在俄羅斯西北部城市加里寧格勒登上“轟鳴”號(hào)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦。該艦將裝備“鋯石”高超音速導(dǎo)彈（如圖）。塔斯社的文章稱，“鋯石”高超音速反艦巡航導(dǎo)彈射程可達(dá)1000公里，其最大飛行速度可達(dá)9馬赫。目前，“鋯石”高超音速反艦導(dǎo)彈已進(jìn)行了10多次試射。

而據(jù)俄羅斯衛(wèi)星網(wǎng)11月25日?qǐng)?bào)道，11月8日，俄副防長(zhǎng)阿列克謝·克里沃魯奇科宣布，為太平洋艦隊(duì)改裝的大型反潛艦“沙波什尼科夫元帥”號(hào)和多用途核潛艇“伊爾庫(kù)茨克”號(hào)將成為最新式“鋯石”高超音速導(dǎo)彈的首批載艦。此外，據(jù)俄《觀點(diǎn)報(bào)》11月26日?qǐng)?bào)道，俄羅斯國(guó)防部表示，俄方在《新削減戰(zhàn)略武器條約》框架內(nèi)向美國(guó)檢查員展示“先鋒”導(dǎo)彈系統(tǒng)。今年12月該導(dǎo)彈系統(tǒng)將正式投入作戰(zhàn)值班。該系統(tǒng)戰(zhàn)斗部能以20馬赫以上速度在大氣層中飛行。

以美國(guó)為首的西方國(guó)家持續(xù)投入巨資研制高超音速武器，其中包括美澳聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“高超音速國(guó)際飛行研究試驗(yàn)計(jì)劃”HiFIRE項(xiàng)目、美國(guó)的“獵鷹”HTV-2、美陸軍的AHW導(dǎo)彈項(xiàng)目以及X-51A項(xiàng)目等。▲

官媒盤(pán)點(diǎn)我高超飛行器進(jìn)展

央視一檔軍事節(jié)目11月30日盤(pán)點(diǎn)了美俄在高超音速武器研制方面的相關(guān)情況，并對(duì)中國(guó)高超音速飛行器的研制進(jìn)行了盤(pán)點(diǎn)。

央視報(bào)道稱，“星空-2”乘波體高超音速飛行器于2018年8月進(jìn)行試驗(yàn)，在西北某靶場(chǎng)由火箭發(fā)射升空，經(jīng)過(guò)近10分鐘飛行后完成了主動(dòng)段程序轉(zhuǎn)彎、拋整流罩、級(jí)間分離、試飛器釋放自主飛行、彈道大機(jī)動(dòng)轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作，最終按預(yù)定彈道進(jìn)入落區(qū)。這次試驗(yàn)全程光測(cè)、雷測(cè)、遙測(cè)正常，試飛器飛行可控、科學(xué)數(shù)據(jù)有效，驗(yàn)證了高超音速飛行器特殊外形的升力特性和橫向機(jī)動(dòng)能力，飛行試驗(yàn)圓滿成功。央視援引軍事專家的分析稱，目前來(lái)看“星空-2”還在試驗(yàn)階段，而投入到公開(kāi)報(bào)道意味著前期的一些基礎(chǔ)性試驗(yàn)已經(jīng)完成，有了一定的技術(shù)積累，再進(jìn)行下一步的工程試驗(yàn)。

一位匿名軍事專家對(duì)《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者表示，所謂高超音速飛行器，廣義上是指速度達(dá)到或超過(guò)5馬赫的飛行器。而近年來(lái)受到廣泛關(guān)注的高超音速飛行器除了具備上述速度特點(diǎn)以外，通常是指主要飛行段在大氣層內(nèi)或大氣層邊緣的飛行器。

目前，按照飛行器本身是否帶有動(dòng)力裝置，可以大致分為兩個(gè)類型，第一種是助推滑翔型高超音速飛行器。這種飛行器的特點(diǎn)是使用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將滑翔器加速到一定速度和高度后，將滑翔器釋放，滑翔器通常不攜帶用于巡航的動(dòng)力裝置，滑翔器本身在大氣層內(nèi)或邊緣依靠滑翔體產(chǎn)生的升力飛行，并能實(shí)施機(jī)動(dòng)。

專家稱，按滑翔器的氣動(dòng)外形，目前研制的助推滑翔型高超音速飛行器的滑翔器部分大致分為三類，一類是對(duì)稱的旋成體，第二類是扁平橢圓形截面的升力體，第三類是乘波體。其中旋成體最為常規(guī)，彈道導(dǎo)彈的錐形彈頭就屬于旋成體。近些年，美澳聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“高超音速國(guó)際飛行研究試驗(yàn)計(jì)劃”HiFIRE項(xiàng)目，在重點(diǎn)研究乘波體，特別是HiFIRE-4就采用了乘波體設(shè)計(jì)。但目前乘波體的體積利用率較低，所以主要處于飛行驗(yàn)證階段。得以工程化的型號(hào)中，比較先進(jìn)的仍然是非對(duì)稱的升力體方案。上述俄高超音速飛行器中，“匕首”和“先鋒”都屬于助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈。美國(guó)方面近些年試驗(yàn)的高超音速飛行器也多是助推滑翔型，比如“獵鷹”HTV-2、美陸軍的AHW導(dǎo)彈，美國(guó)空軍正在開(kāi)發(fā)的“空射快速反應(yīng)武器”（ARRW）也屬于這一類型。助推滑翔型高超音速武器的速度并不比傳統(tǒng)的同級(jí)別彈道導(dǎo)彈更快，但彈道低、彈頭機(jī)動(dòng)性好，具有很強(qiáng)的不可預(yù)測(cè)性，中段攔截比較困難。

專家表示，助推滑翔型高超音速飛行器的難點(diǎn)在于滑翔器的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和飛行控制以及防熱材料與結(jié)構(gòu)的研制。特別是氣動(dòng)布局和飛行控制，這除了需要大量理論計(jì)算以外，還需要更多的風(fēng)動(dòng)吹風(fēng)試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)。▲

吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是主攻方向

專家稱，另一種高超音速飛行器攜帶有用于巡航的吸氣式動(dòng)力裝置。所謂吸氣式動(dòng)力裝置，簡(jiǎn)單理解就是指從大氣層內(nèi)吸取氧氣的動(dòng)力裝置，如超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。由于動(dòng)力系統(tǒng)可以利用大氣層內(nèi)的氧氣，不用像火箭發(fā)動(dòng)機(jī)那樣攜帶氧化劑，所以可大幅度減小體積和重量。由于具有吸氣式動(dòng)力系統(tǒng)，它可以保持比較高速度的巡航飛行。這也意味著在飛行末段，它會(huì)有足夠的速度以便實(shí)施機(jī)動(dòng)。

由于飛行器的動(dòng)力裝置要適合從亞音速到超音速再到高超音速等多個(gè)速度段，所以使用這類發(fā)動(dòng)機(jī)的高超音速飛行器通常需要采用組合動(dòng)力裝置，或把多種動(dòng)力裝置組合起來(lái)使用，以發(fā)揮不同動(dòng)力裝置的優(yōu)點(diǎn)。例如，美國(guó)的X-51A就采用固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為助推器，然后使用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為巡航段發(fā)動(dòng)機(jī)。前者將X-51A加速到5馬赫左右，這時(shí)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。而計(jì)劃中的美國(guó)SR-72偵察機(jī)則計(jì)劃使用包含渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)功能的組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。“云霄塔”空天飛機(jī)則使用了“佩刀”吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

采用吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的高超音速飛行器可以是巡航導(dǎo)彈，按照俄方的描述，“鋯石”反艦巡航導(dǎo)彈似乎屬于這一類，美國(guó)在研的“吸氣式高超音速武器方案”（HAWC）也屬此類型。也可以是飛機(jī)，例如美國(guó)正在設(shè)計(jì)的SR-72高超音速飛行器，或是可以執(zhí)行跨大氣層入軌任務(wù)的空天飛機(jī)。

專家稱，采用吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的高超音速飛行器除了需要解決氣動(dòng)布局、控制系統(tǒng)等難題外，還要解決發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題，無(wú)論是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)還是吸氣式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)或組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，目前技術(shù)都不是很成熟，這也使得這類飛行器的武器化會(huì)來(lái)得更晚些。▲