秦島
蘇聯在高超音速飛行器和超燃沖壓發動機領域也處于領先地位,從蘇聯中央空氣流體動力研究院到各個設計局都長期致力于高超音速技術的理論研究,在高超音速領域取得了一系列重大突破,其中包括計算流體力學(CFD)技術、亞燃/超燃沖壓發動機、碳氫燃料和防熱系統設計等關鍵技術。
米格- 105“螺旋”
20世紀50年代初,蘇聯曾使用德國”銀鳥”飛行器進行風洞試驗,積累了助推-滑翔式飛行器大量的風洞試驗數據。20世紀60年代米高揚設計局設計了米格-105“螺旋”飛行器,它的第一級為可重復使用的高超音速飛行器,第二級為帶有推進系統的升力體飛行器。依靠第一級推進到約馬赫數5.5時釋放第二級,第二級利用上面級推進加速入軌,它可以看作蘇聯的X-20。
米格-105項目實際上只制造了升力體軌道器原型機,并使用圖-95轟炸機進行了三次高空投放試驗,其中包括兩次亞音速和一次超音速投放試驗。投放后原型機使用自身的推進系統加速到高超音速,高度也增加到 50-120千米。據稱最后一次試驗中原型機爬升到120千米的高度并達到馬赫數8的速度。蘇聯還為“螺旋”研制了1∶2的縮比原型機BOR-4。BOR-4在“螺旋”取消后仍然繼續使用宇宙-3火箭發射進行飛行試驗。其中包括1980年的亞軌道試驗和1982-1984年的四次軌道試驗。澳大利亞空軍的P-3“獵戶座”曾拍攝到BOR-4濺落印度洋的照片(下圖)。從“螺旋”到BOR-4,蘇聯的升力體試驗飛行器積累了豐富的試驗數據。美國的HL-20飛船甚至今天的“追夢者”飛船,都源自對它的山寨模仿。
超燃沖壓發動機
蘇聯/俄羅斯在超燃沖壓發動機上同樣碩果累累,其中最著名的是使用中央空氣流體動力研究院和中央發動機研究院使用SA-5導彈發射的“冷”/Kholod軸對稱亞燃/超燃沖壓發動機計劃。它在1991年到1998年間進行了5次飛行試驗,其中第一次是俄羅斯自有資金的試驗,二、三次是俄法聯合試驗,最后兩次是俄美聯合試驗。
1991年11月27日的第一次試驗中,“冷”雙模沖壓發動機把飛行器在18千米高空從馬赫數3.5加速到馬赫數5.6。這次試驗中發動機工作時間27.5秒,其中最后數秒時間里實現了超音速點火燃燒,是世界上首次在飛行試驗中實現了從亞音速燃燒模式轉換到超音速燃燒模式。這在沖壓發動機的發展史上是一個重要的里程碑,超燃沖壓發動機從此進入應用開發階段。俄羅斯這次試驗的成功,帶來了法國和美國的合作資金,更增強了西方、尤其是美國加速發展高超音速技術的決心,并對美國Hyper-X試驗提供了寶貴的實驗數據。不過“冷”計劃的軸對稱超燃沖壓發動機受到限制較多,包括它使用液氫燃料,雖然便于研究試驗但實用化有很大困難,為此俄羅斯已經取消了“冷”計劃。
俄羅斯中央空氣流體動力研究院和中央發動機研究院還聯合進行了“針”(IGLA/GLL-VK/GLL-8)計劃,這是一個使用一體化升力體氣動布局和三模態沖壓發動機的先進設計,凝聚了蘇聯到俄羅斯多年以來高超音速基礎研究的精華。但技術先進性也意味著難度很大和試驗成本過于昂貴。它需要使用SS-19液體洲際導彈發射,多年以來雷聲大雨點小,目前尚未進行實際飛行試驗。俄羅斯彩虹設計局還改進了AS-4/X-22導彈,成為彩虹D2高超音速試驗飛行器,用于為亞燃/超燃發動機提供試驗平臺。
俄羅斯金剛石設計局也不甘落后,計劃以米格-31截擊機掛載S-300防空導彈系統的48N6導彈,發射GLL-31試驗飛行器,進行亞燃/超燃發動機試驗。GLL-31同樣使用液氫燃料,2004年已經進行了首次飛行試驗,其最大速度可達馬赫數8-9。它的外觀很像美國的X-43A,但實際上有很大區別,因為它是亞燃/超燃沖壓發動機系統,啟動速度要比X-43A低得多。
俄羅斯也進行了更具實用價值的碳氫燃料超燃沖壓發動機技術的研究,也就是使用伊爾-76運輸機空投的GLL-AP-02試驗項目。它被譽為俄羅斯版的X-51A飛行器,設計參數也與之類似,設計飛行速度可達馬赫數6,飛行高度可達27千米,重量約600千克。2013年莫斯科航展上展出的GLLAP-02表面上有燒蝕的痕跡,但尚不清楚是否是飛行試驗的結果,有傳聞稱它已經進行了飛行試驗但以數據丟失告終。
由于經濟長期不盡人意,俄羅斯的超燃沖壓發動機資金比較缺乏,不得不開展對外合作,這不僅體現在“冷”計劃上。俄羅斯和印度正在聯合研制馬赫數5-6的“布拉莫斯2”導彈。以此為契機,俄羅斯國產的“鋯石“高超音速戰術巡航導彈也呼之欲出。據稱2016年俄羅斯進行了“鋯石”高超音速導彈的首次試射,它擁有馬赫數5-6的速度,突防能力有了巨大的提高。
綜上所述,俄羅斯利用蘇聯時代的導彈技術和超燃沖壓發動機技術啟動了多個高超音速超燃沖壓發動機項目,對世界高超音速研究的發展起到了重要的推動作用,并通過國際合作的機會,不僅維持了研制隊伍也推動了技術水平的提高。
再入機動彈頭
俄羅斯同樣進行了再入機動彈頭的研制。20世紀60年代就進行過多次試驗。不過和美國一樣,在突破了分導式多彈頭技術后,機動彈頭技術并沒有在蘇聯洲際導彈上得到應用。盡管如此,隨著美國導彈防御系統的不斷發展,20世紀80年代機械制造科研生產聯合體提出了研制滑翔有翼再入飛行器的計劃,當時稱為“信天翁”項目,而其中的滑翔機動再入飛行器則被稱為Yu-70。它使用SS-19導彈發射,具備一定的機動能力,可以更有效地突破美國當時研制的“星球大戰”計劃戰略防御體系。 Yu-70在蘇聯解體前進行了兩次飛行試驗,但都宣告失敗。
蘇聯解體后Y u - 7 0項目由于經費不足而擱置。但進入21世紀后,面對美國退出反導條約的不利局面,Yu-70作為殺手锏重新得到俄羅斯官方的關注。俄羅斯政府相關文件將其稱之為“4202”項目,在“信天翁”的基礎上進行了一些改進,比如新的滑翔機動再入飛行器就重新編號為Yu-71。俄羅斯對Yu-70/71飛行器進行了多次飛行試驗,不過飛行試驗由于種種原因先后失敗,直到2016年4月的試驗中Yu-71才首次獲得成功,堪稱三十年磨一劍。
俄羅斯的高超音速技術研究有著自己的需求和特色,一方面試圖用高超音速戰術導彈提高自己的戰術打擊能力,另一方面其助推-滑翔技術幾乎就是為戰略核力量量身定制的。據稱4202項目和Yu-71再入飛行器主要用于俄羅斯未來的洲際彈道導彈,比如最新的液體重型彈道導彈“薩爾瑪特”很可能就使用源自4202項目的再入機動彈頭。