高超音速武器是指飛行速度超過6倍音速的武器。高超音速在軍事上具有很重要的意義,高超音速武器航程遠(yuǎn)、速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能超卓,能兩小時(shí)打遍全球的武器,被軍事專家稱為繼螺旋槳、噴氣推進(jìn)器之后航空史上的第三次革命性成果,主要體現(xiàn)是超然沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)、變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的突破,近來又聽著我們有個(gè)“立式斜爆轟變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”獲得突破,總之,就是先進(jìn)推進(jìn)技術(shù)的突破與電子技術(shù)的大量應(yīng)用讓武器做高超音速飛行成為可能。

在高超音速武器領(lǐng)域,美國(guó)已失世界第一的位置
目前世界已形成三種技術(shù)流:以美國(guó)為代表X—9、X—51大氣層中飛行的高超音速巡航導(dǎo)彈技術(shù);以俄羅斯為代表先鋒、匕首、鋯石的桑格爾彈道技術(shù)(在臨近空間打“水漂”);以我國(guó)為代表wU—14、東風(fēng)17、無偵8的錢學(xué)森彈道技術(shù)(乘波體)。(各類高超音速武器采用何種彈道方式尚無法得知,而且各國(guó)3種技術(shù)都在攻關(guān),只是突破的方向不一樣。為介紹方便,暫按以上分類,見諒)
三國(guó)三類高超音速武器的歷程與原理:
一、美國(guó)x51走的是高超音速巡航導(dǎo)彈的技術(shù)路線:
美國(guó)其歷年來驗(yàn)證的高超音速項(xiàng)目很多,比較典型的有NASP,HyTech,Hyper-X,ARRMD,HyFly,NGLT,NAI,F(xiàn)ALCON和X-51A;近年以x51風(fēng)聲水起,x59的的飛行原理與飛機(jī)類似,但它安裝的是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),這類發(fā)動(dòng)機(jī)能賦予x51更大的動(dòng)能,速度超過5馬赫,能助美國(guó)半小時(shí)打遍全球,據(jù)報(bào)道:美國(guó)除第一次實(shí)驗(yàn)超過300秒,射程4000英里還算得過去(原文如此),其它均發(fā)射幾十秒就落地了。主要原因就是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難度太大。

美國(guó)x51就是由B52掛載,給它提供一初速,然后x51火箭發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),將它速度推至5馬赫以上,然后超然沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng),將速度保持至目標(biāo)。
超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是指燃料在超音速氣流中進(jìn)行燃燒的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。在采用碳?xì)淙剂蠒r(shí),超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行Ma數(shù)在8以下,當(dāng)使用液氫燃料時(shí),其飛行馬赫數(shù)可達(dá)到6~25。超聲速或高超聲速氣流在進(jìn)氣道擴(kuò)壓到馬赫4的較低超聲速,然后燃料從壁面和/或氣流中的突出物噴入,在超聲速燃燒室中與空氣混合并燃燒,最后,燃燒后的氣體經(jīng)擴(kuò)張型的噴管排出。它的難點(diǎn)是溫度太高,風(fēng)力太大,不是把發(fā)動(dòng)機(jī)燒壞了就是風(fēng)把發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)芯火焰吹滅了。

美國(guó)在x51項(xiàng)目還不死心,后來又與加拿大發(fā)展一個(gè)同類項(xiàng)目HWIT,無果,現(xiàn)已又加入其它兩類高超音速項(xiàng)目。據(jù)報(bào)道:2020年8月8日,美國(guó)愛德華茲空軍基地宣布ARRW(空射快速響應(yīng)武器)取得新進(jìn)展,完成了其最后一次掛飛測(cè)試。?參與此次測(cè)試使用的是ARRW的IMV-2(2號(hào)帶儀器測(cè)量載具),測(cè)試驗(yàn)證了ARRW和B-52H的整合和通信能力,現(xiàn)在ARRW已經(jīng)完成了兩次掛飛測(cè)試,這里程碑性事件意味著今年晚些時(shí)候ARRW將可以進(jìn)行其首次助推器試射。
盡管如此,美國(guó)在高超音速武器方面已落后中俄5年以上。
俄羅斯鋯石(它是更像x51,高度2.8萬米、速度8馬赫、射程450公里)、匕首、先鋒走的是桑格爾彈道技術(shù)路線:
據(jù)報(bào)道,這三款導(dǎo)彈就是彈道導(dǎo)彈,據(jù)此推斷,這三款導(dǎo)彈走的是桑格爾彈道路線,就是利用火箭將彈頭打出大氣層,讓其在回落的過程中獲得極大初速,回落時(shí)經(jīng)過設(shè)計(jì)的彈道并保持一定姿態(tài)再入,讓其利用反作用在臨近空間再次飛起來,如此反復(fù),就如我們俗稱的“打水漂”。這種飛行應(yīng)該安裝了姿態(tài)矯正裝置,不然方向?qū)o法把握,落點(diǎn)更無法控制。至于是否有的動(dòng)力裝置,目前還不得而知。

?目前俄羅斯已形成海軍的“鋯石”、空軍的“匕首”、陸地的“先鋒”組成的“三位一體”的高超音速力量,而且核常兼?zhèn)?。這一切都得益于特朗普退出《中導(dǎo)條約》,才讓俄羅斯有機(jī)可乘,而美國(guó)正有《中導(dǎo)》限制,這些年才一直在大氣層時(shí)尋覓?,F(xiàn)在回頭想想,特朗普是俄羅斯高超音速武器最大功臣。
我國(guó)的東風(fēng)17走的是錢學(xué)森彈道技術(shù)路線,東風(fēng)21D、東風(fēng)26走的是桑格爾彈道技術(shù)路線:
我國(guó)走的是桑格爾彈道還是錢學(xué)森彈道外界尚無知曉,但我國(guó)兩種彈道都玩得挺溜:我國(guó)的嫦娥五號(hào)攜月球返回地球,就是在大地層打了幾個(gè)“水漂”,落地位置與設(shè)計(jì)中心不到200m——這是一個(gè)球體,不是高超音速導(dǎo)彈的水漂體達(dá)到的精度。如果是經(jīng)過設(shè)計(jì)的彈頭,其結(jié)果就是——據(jù)報(bào)道:北京時(shí)間2020.8.26日,解放軍分別從青海發(fā)射了一枚“東風(fēng)-26”中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈,以及一枚從浙江發(fā)射的“東風(fēng)-21D”中程彈道導(dǎo)彈,這兩枚導(dǎo)彈的目標(biāo)位于海南和西沙群島之間的一艘靶船。我想這兩種導(dǎo)彈走的就是桑格爾彈道。

桑格爾彈道與錢學(xué)森彈道有很類似的地方,所下面我們來介紹一下錢學(xué)森彈道:我們知道,飛行體在進(jìn)入高超音速時(shí),機(jī)體的表面會(huì)產(chǎn)生大量的激波,這種激波的力量極其強(qiáng)大,甚至能撕裂飛行器,而錢學(xué)森彈道就是將激波轉(zhuǎn)移至機(jī)腹前緣,讓激波將飛行體浮起來,就是我們俗稱的“乘波體”。

不同的是桑格爾彈道需要多次進(jìn)出大氣層,而錢學(xué)森彈道只需入一次大氣層,然后在大氣層內(nèi)滑行,優(yōu)點(diǎn)是精準(zhǔn)度更高。東風(fēng)17應(yīng)該屬于這種類型。

央視曾公布多種乘波體,如此自信,想必是其它人看了也學(xué)不會(huì)。也許這種乘波體上還安裝一個(gè)神器——變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī),目前據(jù)說能連續(xù)工作50多秒,可間隙間斷工作,這種發(fā)動(dòng)機(jī)一旦能進(jìn)入1小時(shí)左右的連續(xù)工作,那空天飛機(jī)就成為可能。但現(xiàn)在放在乘波體上足夠用了。

變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)能以多種模式(包括渦輪模式、渦輪風(fēng)扇模式和沖壓模式、甚至火箭發(fā)動(dòng)機(jī)模式等)工作,因而在亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速飛行狀態(tài)下都具有良好的性能。
在高超音速導(dǎo)彈方面,我國(guó)突破最早,技術(shù)水平也最高,wu—14在很多年前已現(xiàn)身,DF21、DF26也大量服役,其實(shí)早在上世紀(jì)60年代就開始了錢學(xué)森彈道、桑格爾彈道研究,只是受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)能力、傳感器水平、材料科學(xué)的限制才拖延至今。俄羅斯在高超音速武器方面那是不鳴則已,一鳴驚人;俄羅斯的高超音速武器的軍力形成最快,目前只有多款高超音速武器在海、空、火箭軍服役,主要原因是俄羅斯應(yīng)該在這些方面早已突破,就等特朗普廢《中導(dǎo)條約》——普京大帝就早知道有這么一天[捂臉][捂臉][捂臉]。美國(guó)就沒這么走運(yùn),受《中導(dǎo)條約》的限制,美國(guó)選擇了一條最難路——高超音速巡航導(dǎo)彈,因技術(shù)遲遲得不突破,現(xiàn)在又回過頭來學(xué)中俄——但此時(shí)技術(shù)水平已落中俄的不止5年。
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