超高音速武器:改变战争规则 克制反导系统
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图片 1 资料图:美国X-51超高音速试验飞行器

  超高音速武器:改变战争规则的利矛

  巡航导弹飞行速度慢、飞行高度低,在目标区域无垂直机动自由,容易发生误伤事故。而超高音速武器可以将其最后的杀伤环节极大地缩短,它将对现有的反导系统提出新的挑战,成为新的技术争夺制高点。

  在历时7年多的伊拉克战争中,美军对伊拉克使用了大量的战斧巡航导弹,给伊拉克造成重创。然而,巡航导弹因其飞行速度慢、飞行高度低、在目标区域无垂直机动自由等缺点,其装备的GPS曾多次受到干扰,屡发误伤事故。

  如今,正走入人们视野的“超高音速武器”有望成为“破盾矛”,甩开类似的反导麻烦。

  “超高音速武器可以将最后的杀伤环节极大地缩短。换言之,目标物将难以作出有效的防御和拦截。”《航空知识》副主编王亚男在接受《中国科学报》记者采访时说,超高音速武器将对现有的反导系统提出新的挑战,成为新的技术争夺制高点。

  航空航天技术的结合

  类似于洲际导弹,超高音速飞行器可以以超高音速(大于5马赫)飞行,然后通过滑翔的方式飞向目标区域。与洲际导弹不同的是,超高音速飞行器不必在大部分时间里飞行在几百公里外的太空,它可以借助不同动力系统在近地轨道和地球亚轨道高速飞行。

  这类未来飞行器包括自身动力型和无自身动力型两种,可以由陆基洲际弹道导弹、潜射弹道导弹和远程战略轰炸机发射,其主要应用前景是超高音速巡航导弹和超高音速无人机。

  “如果未来超高音速飞行器要从普通跑道起降,两种发动机是必不可少的。一种是火箭发动机,负责发射起飞和加速;而当飞行器速度达到一定的马赫数时,超燃冲压发动机开始工作,可以包办从大气层进入地球亚轨道的过程。”著名军事评论员宋忠平在接受《中国科学报》记者采访时说,超高音速飞行器兼具航空、航天两大任务。

  超燃冲压发动机使用烃类燃料或液氢燃料,燃烧在超音速下进行,飞行速度高达5~16马赫,是未来空天飞机主要的动力来源。目前,这种发动机搭载在美国的X-43A、X-51A“乘波者”(又称“驭波者”)高超音速试验机上。

  王亚男告诉记者,高超音速飞行器可利用自身动力进入亚轨道高度,然后可通过滑翔载入的方式飞向目标地域。“滑翔的时候像飞机,但在滑翔之前,更像航天火箭或者导弹,是航空、航天两种技术的结合。”

  优势尽显

  “超高音速武器无疑具备速度奇快的优势,特别是末端进攻速度之快,可以大大减少防御的有效反应时间。”王亚男举例说,战斧巡航导弹射程可达到2500公里,但战斧每小时只能飞900公里,导弹从发射到命中目标需要近3个小时。“2个多小时恐怖分子家都搬完了。而超高音速武器大概二三十分钟就到达目标了。”

  宋忠平告诉《中国科学报》记者,速度快只是超高音速武器的优势之一,其在射程、打击目标的能力方面亦有出色的表现。

  “作为超高音速武器,应该具备三个能力,第一是快;第二作为全球一小时打击的手段,需要打得远;第三需要打得准。”宋忠平说。

  洲际导弹也有飞得快、爬得高、打得准的“绝技”,它的最大飞行速度在每秒七公里以上,一万公里的路程能够在半个小时到达,具有强大的威慑力量。然而在预警雷达网和导弹预警卫星的监视下,洲际导弹也不敢轻举妄动。更有专门用来破坏洲际导弹的反弹道导弹,更是它的“冤家对头”。而超高音速滑翔飞行器能够以10马赫甚至更高的速度在大气层边缘飞行,这样的飞行速度将可以挑战目前所有的反导手段,包括远程拦截、中程海基和陆基拦截以及末端拦截。

  “超高音速武器或将使传统作战平台面临前所未有的威胁。”王亚男认为,“如果以航母战斗群为核心的水面舰艇部队在远距离遭遇这样的武器打击,航母战斗群的传统优势将无法得到发挥。”

  美国正是倚仗航母战斗群为作战核心的军事霸主,因担心其军事地位,在大力发展超高音速飞行技术之余,还鼓吹别国在该项技术上的“领先地位”。“在美国人看来,超高音速武器是一种能改变战争规则的武器,能让拥有它的国家在技术军事化的背景下,跟超级大国打一场不对称的战争。”王亚男说。

  美国领先,俄有实力

  王亚男指出,尽管美国渲染别国在超高音速飞行相关技术上走在前面,实际上美国在该领域的研究水平“毫无疑问全球第一”。

  “美国的HTV-2载入飞行器速度高达20倍音速,虽然在试验中遭遇了挫折,但前景依然看好。大气层内的X-51也达到了5倍音速以上,虽然飞行时间上美国还不满意,但可以想象,在可预见的未来,美国人能够实现超高音速的持久飞行。”王亚男强调说,“那就意味着,美国会率先使大气层内的高超音速武器实战化。”

  按照设计要求,美国洛克希德-马丁公司研制的“猎鹰”HTV-2飞行器的速度将达到惊人的20马赫。然而,HTV-2于2010年4月和2011年8月进行的两次试验中,先后因为飞控和激波扰动的问题,在滑行阶段达到20马赫速度之后失控坠毁。但该试验的备用项目“弧光”却于2011年11月的试验中获得成功,只不过“弧光”的尺寸和射程都较“猎鹰”HTV-2要小。

  宋忠平补充说,美国分别在大气层内、大气层边(亚轨道)、地球轨道三个不同层次上进行着相关研究攻关,这包括替代战斧导弹的X-51A、“猎鹰”HTV-2以及所谓的“太空战斗机”X-37B。

  X-37B是由美国波音公司研制的无人且可重复使用的太空飞机,由火箭发射进入太空,是第一架既能在地球卫星轨道上飞行,又能进入大气层的航空器,同时结束任务后还能自动返回地面,被认为是未来太空战斗机的雏形。其最高速度能达到音速的25倍以上,常规军用雷达技术无法捕捉。

  宋忠平同时指出,俄罗斯在超高音速飞行器方面的基础能力较强,早在上世纪70年代的玄武岩导弹、花岗岩导弹(此均为3倍音速以上的导弹)等超音速导弹以及其后在2000年前后,试射匕首(SS-18洲际弹道导弹)、白杨-M等洲际导弹中积累了相当多的技术经验。

  “俄罗斯的弹道导弹技术和材料技术非常不错,动力系统历来也是其强项。如果有足够的经费,其在超高音速飞行器方面有很强的实力。”宋忠平说。

  待啃的硬骨头

  尽管美俄在超高音速飞行技术方面互有建树,但此类项目仍处于基础试验阶段,距离工程应用、实战化尚存差距。

  “冲压发动机的动力难题、高空高速飞行的材料要求、高速飞行下的精准控制,仍是当前超高音速武器需要解决的问题。”宋忠平对《中国科学报》记者说。

  作为超高音速武器,要实现非常精准的控制,是一个比较麻烦的事儿。宋忠平指出,现在来看,超高音速武器制导发展的方向,应是采取复合制导的方式实现对它的控制。

  “全程的惯性制导,加上雷达,加上GPS这样的复合制导。从超高音速飞行自身来说,这种控制还是有一定难度的。在速度非常高的情况下,真的是差之毫厘失之千里。”

  王亚男也指出,超高音速武器末端进攻速度之快,不得不面临末端控制的难题。“末端控制非常困难,稍有差池就无法实现精确打击。美国也有这方面技术上的担忧,并不能保证实现超高音速的精确打击。这可能需要结合主动控制技术,利用变向发动机来调节,再结合空气断面上的调节,多种控制手段一起上。”

  然而,王亚男认为,从战略上讲,超高音速武器所要求的技术层面并非高到难以想象。“美国给自己设定的时间表是2020年实现实战化应用。一些中等发达国家也都在跃跃欲试,这也反映出这种武器在技术上并非高不可攀。”

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