使用这类发动机的高超音速飞行器通常需要采用组合动力装置

【公众号侮辱鲁迅】

央視一檔軍事節目11月30日盤點了美俄在高超音速武器研製方面的相關情況,並對中國高超音速飛行器的研製進行了盤點。

採用吸氣式發動機的高超音速飛行器可以是巡航導彈,按照俄方的描述,“鋯石”反艦巡航導彈似乎屬於這一類,美國在研的“吸氣式高超音速武器方案”(HAWC)也屬此類型。也可以是飛機,例如美國正在設計的SR-72高超音速飛行器,或是可以執行跨大氣層入軌任務的空天飛機。

專家稱,另一種高超音速飛行器攜帶有用於巡航的吸氣式動力裝置。所謂吸氣式動力裝置,簡單理解就是指從大氣層內吸取氧氣的動力裝置,如超燃衝壓發動機、吸氣式火箭發動機等。由於動力系統可以利用大氣層內的氧氣,不用像火箭發動機那樣攜帶氧化劑,所以可大幅度減小體積和重量。由於具有吸氣式動力系統,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,它會有足夠的速度以便實施機動。

高超音速飛行器一直是軍事大國持續關註和研發的尖端技術。俄媒11月30日報道稱,俄羅斯11月首次在北極條件下使用米格-31K戰鬥機測試“匕首”高超音速導彈。中國官方媒體11月30日則盤點了中國高超音速飛行器研製的最新進展。那麼,號稱能“一小時打遍全球”的高超音速飛行器都有什麼特點?設計難點又在哪裡呢?

一位匿名軍事專家對記者表示,所謂高超音速飛行器,廣義上是指速度達到或超過5馬赫的飛行器。而近年來受到廣泛關註的高超音速飛行器除了具備上述速度特點以外,通常是指主要飛行段在大氣層內或大氣層邊緣的飛行器。

目前,按照飛行器本身是否帶有動力裝置,可以大致分為兩個類型,第一種是助推滑翔型高超音速飛行器。這種飛行器的特點是使用火箭發動機將滑翔器加速到一定速度和高度後,將滑翔器釋放,滑翔器通常不攜帶用於巡航的動力裝置,滑翔器本身在大氣層內或邊緣依靠滑翔體產生的升力飛行,並能實施機動。

專家稱,採用吸氣式發動機的高超音速飛行器除了需要解決氣動佈局、控制系統等難題外,還要解決發動機問題,無論是超燃衝壓發動機還是吸氣式火箭發動機或組合循環發動機,目前技術都不是很成熟,這也使得這類飛行器的武器化會來得更晚些。

由於飛行器的動力裝置要適合從亞音速到超音速再到高超音速等多個速度段,所以使用這類發動機的高超音速飛行器通常需要採用組合動力裝置,或把多種動力裝置組合起來使用,以發揮不同動力裝置的優點。例如,美國的X-51A就採用固體火箭發動機作為助推器,然後使用超燃衝壓發動機作為巡航段發動機。前者將X-51A加速到5馬赫左右,這時超燃衝壓發動機啟動。而計劃中的美國SR-72偵察機則計劃使用包含渦輪發動機超燃衝壓發動機功能的組合循環發動機。“雲霄塔”空天飛機則使用了“佩刀”吸氣式火箭發動機。

專家稱,按滑翔器的氣動外形,目前研製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,彈道導彈的錐形彈頭就屬於旋成體。近些年,美澳聯合開發的“高超音速國際飛行研究試驗計劃”HiFIRE項目,在重點研究乘波體,特別是HiFIRE-4就採用了乘波體設計。但目前乘波體的體積利用率較低,所以主要處於飛行驗證階段。得以工程化的型號中,比較先進的仍然是非對稱的升力體方案。上述俄高超音速飛行器中,“匕首”和“先鋒”都屬於助推滑翔型高超音速導彈。美國方面近些年試驗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導彈,美國空軍正在開發的“空射快速反應武器”(ARRW)也屬於這一類型。助推滑翔型高超音速武器的速度並不比傳統的同級別彈道導彈更快,但彈道低、彈頭機動性好,具有很強的不可預測性,中段攔截比較困難。

美國研發的X-51A高超音速飛行器

2018年8月3日,由中國航天科技集團第十一研究院研製的星空-2號飛行器在西北某靶場緩緩升空,經過近10分鐘飛行後,完成主動段轉彎、拋罩/級間分離、試飛器釋放自主飛行、彈道大機動轉彎等動作,按預定彈道進入落區。

專家表示,助推滑翔型高超音速飛行器的難點在於滑翔器的氣動設計和飛行控制以及防熱材料與結構的研製。特別是氣動佈局和飛行控制,這除了需要大量理論計算以外,還需要更多的風動吹風試驗和飛行試驗。

央視報道稱,“星空-2”乘波體高超音速飛行器於2018年8月進行試驗,在西北某靶場由火箭發射升空,經過近10分鐘飛行後完成了主動段程序轉彎、拋整流罩、級間分離、試飛器釋放自主飛行、彈道大機動轉彎等動作,最終按預定彈道進入落區。這次試驗全程光測、雷測、遙測正常,試飛器飛行可控、科學數據有效,驗證了高超音速飛行器特殊外形的升力特性和橫向機動能力,飛行試驗圓滿成功。央視援引軍事專家的分析稱,目前來看“星空-2”還在試驗階段,而投入到公開報道意味著前期的一些基礎性試驗已經完成,有了一定的技術積累,再進行下一步的工程試驗。

中國星空-2號飛行器試飛前準備畫面

庞博吐槽李佳琦公众号侮辱鲁迅南非推新型HIV药天价施救费通报陈乔恩承认恋情湖南卫视跨年阵容海关退运洋垃圾沙溢为胡可庆生lpl全明星女逃犯劳荣枝落网曝王宝强女友生子韦世豪脱衣庆祝马丽承认怀孕沙溢为胡可庆生办手机号人像比对湖南卫视跨年阵容美国小型客机坠毁若风道歉法国13名军人遇难公众号侮辱鲁迅北京地铁临时封闭音乐人黎小田病逝普京专机盲降广州地铁发生塌陷杨天真删博普京专机盲降剑王朝定档男婴腹中藏寄生胎伦敦北部传爆炸声高以翔助理发博