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高超音速武器成大国新竞技场
  新华网 ( 2016-03-29 10:29:24 ) 来源: 国际先驱导报
 


美国HTV-2“猎鹰”高超音速飞行器。本报资料图

    也许在不远的将来,我们会看到以6倍音速飞行的战斗机,在大气层边缘展开空战

    《国际先驱导报》特约撰稿陈光文 3月中旬,美国《防务新闻》周刊网站报道称,洛克希德·马丁公司(洛·马公司)宣布,其已在高超音速飞行器领域取得重大突破,可有效突破俄罗斯等大国的防空系统,并可挫败其他国家的“反介入/区域拒止”战略,该公司称希望美军尽快投资生产这种武器。
    洛·马公司宣称,这种高超音速武器从起飞到亚音速、跨音速、超音速和高超音速阶段,都能够保持可控稳定飞行,最高速度可达6马赫。在当今战斗机速度通常不超过3马赫的情况下,这种武器一旦投入使用,无疑将发挥巨大的作用。那么,美军为什么要开发这种新型武器?在世界范围内,此类武器发展情况如何呢?

源起美军“全球即时打击”设想

    “先进高超音速武器”是由美军率先提出的一种新概念武器,主要是指飞行速度可达5倍音速以上的高超音速导弹或平台,是美军“全球即时打击”项目的一部分。
    “全球即时打击”项目旨在研发能够在一小时内攻击地球上任何目标的常规武器,主要是为了丰富美国在全球范围内的常规打击手段。如果使用高超音速导弹,就可以不必让载人战斗机飞入危险的敌方火力网,可以在避免伤亡的情况下,快速打击对方领土纵深的目标。而且,由于导弹飞行速度快,还可以在关键时执行“斩首”行动,在敌方重要人物进入特定建筑后发起攻击。
    在美国研制的高超音速飞行器中,进入演示验证阶段的型号大致可分为两类。前一类的代表是X-51A“驭波者”飞行器,这种高超音速飞行器使用超燃冲压发动机和乘波体气动外形,理论上可以接近6马赫速度飞行1000公里。也就是说,如果其打击1000公里外的目标,只需飞行约10分钟。在该飞行器进行的测试中,其飞行速度已经达标,最大飞行距离曾超过400公里。相对于当前通常反舰导弹的性能——速度不足2马赫、射程不足300公里——“驭波者”的性能已经相当惊人。此外,通过“驭波者”计划,美国在世界上首次实现了“超燃冲压发动机+乘波体构型”的高超音速飞行器验证设计,这为其今后实现武器化奠定了长期基础。
    另一类的典型是HTV-2“猎鹰”这样的助推-滑翔飞行器,其由火箭发动机投送到大气层边缘后释放,然后进行无动力的滑翔飞行,在可控飞行时,其飞行速度可达10马赫,能够携带5吨载荷,在2个小时内飞抵世界任何地点。而且,“猎鹰”还具备改装为战斗机的潜力。不过,在2010年和2011年的两次试验中,“猎鹰”的两架验证机在飞行数分钟后失踪,导致这一项目搁浅至今。
    虽然上述试验证明高超音速飞行器在技术上有可行性,但发展此类武器却是代价昂贵,且面临很多技术风险。不过,为了对付潜在对手越来越严密的防空网,美国人似乎认为这是值得的。以研发各类“黑科技”著称的美国国防高级研究计划局目前就同时有两个类似项目,一个名为“高超音速吸气式武器概念”项目,一个名为“战术推进/滑翔战术推进武器”项目,从名称可知,前一个项目类似于X-51的技术路线,后一个则类似于HTV-2的技术路线。
    此次洛·马公司宣布,其不仅在总体设计上颇有进展,还在推进系统、抗高温材料等领域也取得极大成就,而且这些成就已经成熟并廉价化。洛·马公司称,其已经可以用不足10亿美元的费用生产并试飞尺寸类似于F-22的验证机。如果该公司的说法属实,则可能意味着空中力量的革命性变化。也许在不远的将来,我们会看到以6倍音速飞行的战斗机,在大气层边缘展开空战。

大国之间掀起高超音速武器热

    高超音速武器的一大特点在于“快”,其巡航速度在5~20倍音速之间,基本相当于洲际弹道导弹的速度。而前者还可以操控和执行更加灵活的任务,并能够突破对方的反导系统。如果高超音速武器进入战争,则“先发制人”可能变得极为重要,首先发起攻击的一方很可能赢得胜利。
    由于高超音速武器蕴含的战略意义,自从这一武器的概念出现后,各国即纷纷开始进入这一领域。目前,除了美国之外,俄罗斯、日本、印度和澳大利亚都在开展相关项目。
    俄罗斯是较早开发高超音速技术的国家,早在冷战期间就进行了很多的试验,但从未实际部署过类似装备。美国在2011年对此类飞行器的测试取得成功后,俄罗斯也在2013年恢复了高超音速飞行器的研发。就在今年3月,俄罗斯完成了“锆石”新型高超音速巡航导弹的首次试射。该型导弹的飞行速度被认为在5~6马赫左右,射程预计约为400千米,将配装俄罗斯在研的第五代级核潜艇和改装中的“彼得大帝”号核动力巡洋舰,并计划于2022年完成配备工作。此外,俄罗斯还正在研制可搭载各类载荷的高超音速飞行器,计划中的这种飞行器可能采用氢燃料超燃冲压发动机,飞行速度可达6~14马赫。
    日本在这一领域起步也并不晚。早在1996年,日本就用运载火箭将其高超音速验证飞行器发射到100公里高空,然后成功分离,实现了10马赫的飞行速度。此后,日本又先后进行了一系列测试,掌握了不少高超音速飞行器的相关技术。不过,由于发动机技术原因,再加上财政紧张,日本后来的进展有所放缓。近几年来,美国几型高超音速飞行器遇到技术障碍后,日本对于发展具体型号持观望态度,但对于发动机和控制系统等关键技术的研制却并未放松。
    印度对于高超音速飞行器也相当热衷。其在研的“空间运载器技术验证机”使用了相关技术。仅在2015年,印度空间研究组织就对这型飞行器进行了多次试飞,其中包括“高超音速飞行试验”。
    澳大利亚不是军事大国,但其商业企业也加入了高超音速飞行器的竞赛。不过,限于国力和技术能力,其在技术路线上独辟蹊径。去年10月,澳大利亚的一家企业对外发布了10倍音速的“Skreemr”概念飞行器的构想。该飞行器在起飞阶段采用电磁轨道炮发射,飞行器沿电磁轨道加速,再点燃液氧煤油火箭发动机助其升空。如果这种飞行器能够投入使用,其从纽约飞至上海仅需20余分钟。当然,这种构想目前仅仅停留于概念阶段。

后发优势或使中国“后来居上”

    在高超音速武器领域,外媒十分关注中国的动向。近年来,不少国外媒体都对中国的相关技术发展进行各种报道和分析。
    就在今年3月,美国战略之页网站报道称,从2014年起,中国已经进行了6次滑翔弹头机动测试,其中5次获得成功。这种高超音速滑翔飞行器被其称为“东风-ZF”,也被称为WU-14。根据外媒的分析,东风-ZF并非是通常所说的战斗部,而是一种可以搭载于弹道导弹的飞行器。通俗而言,相当于在一枚弹道导弹顶端安装东风-ZF。无论是哪一种弹道导弹,只要其使用东风-ZF作为载荷,不仅可以大幅延伸射程,还能够轻松突破美国的反导系统。
    一般的弹道导弹发射后,其战斗部在飞出大气层时与后部的火箭脱离,并沿着抛物线飞行,直至射程末段时开始降低高度,其后再入大气层。如果是新型战斗部,在再入大气层阶段后还可以进行各种机动,而如果是老式战斗部,其在大气层内同样是沿着抛物线末段的弹道飞行,因此易于拦截。
    而东风-ZF则不然,其可能采用类似于高速滑翔体的外形。在飞出大气层后,其不是按照抛物线飞行,而是像“打水漂”一样,利用大气层内外的空气密度差异,在大气层边缘高速“弹跳”滑翔。这样做的好处是既能大幅延伸打击距离,又可多次变更飞行轨迹,而且其飞行轨迹非常复杂并难以预测,这显然会让现有的反导系统“望弹兴叹”。
    据俄罗斯《新军事评论》分析,由洲际导弹发射的东风-ZF在分离后可以保持10倍音速的速度滑翔,这意味着其每小时可飞行1.28万公里,足以突破现有的任何反导防御系统。从某种意义上来说,这也是一种一小时内“全球即时打击”的武器。
    从技术上说,只要体积和重量允许,东风-ZF就可以方便搭载在中国各型中远程导弹上。这意味着中国可以根据自身的实际需要,或者根据敌方目标的类型、距离、方向等,使用不同的运载工具发起打击。同时,高超音速飞行器的重要优势是“可控”,这使其可以实施有末端制导的精确打击。比如,可以使用东风-ZF打击敌人的大型水面战舰。而据美国《国家利益》双月刊网站分析,中国的高超音速武器可用于空间控制,如跟踪、破坏、捕获和摧毁敌方的卫星等航天器。未来中国的高超音速武器经过进一步改进后,也许还能发展出类似美军的X-37B轨道机动飞行器,可以携带天基激光武器、天基动能武器等对地攻击武器实施天地打击作战。这些猜测虽然已近于“科幻”风格,但如果仅从技术发展的路线上看,倒确实有一定的合理性。
    与美、俄等国相比,中国研制高超音速武器的时间显然较晚。但是,这反而也有助于形成后发优势。有美、俄等国的实践在先,后来者可以了解不同技术路线的利弊,特别是了解不同技术路线下型号发展可能遭遇的“门槛”。这可以节省诸多试错成本。同时,中国航天工业的雄厚技术积累,以及航空工业近年来的进步,都为中国发展高超音速武器奠定了良好的基础,这也是中国能够得以“有所作为”的前提。总体而言,在大国纷纷进入高超音速竞技场之后,人类空中力量的战争图景,有可能在未来发生根本性地改变。届时,只有能够在空天领域占据一席之地的国家,才能有效保卫自身的安全。

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