马刺vs热火总决赛第七场:形形色色的高超聲速武器(一):高超聲速巡航導彈

马刺vs步行者 www.vkruj.club 科普中國-軍事科技前沿 2019-07-10 作者:岳江鋒

  出品:科普中國

  作者:岳江鋒

  策劃:宋雅娟

  監制:光明網科普事業部

  “天下武功,唯快不破”!當今世界,各國武器裝備競相朝著快速化方向發展,高超聲速武器日漸風靡。作為先進軍事技術競爭的戰略制高點,美國、俄羅斯和法國等國家均在研制高超聲速巡航導彈,并試制了一些相關型號。

  高超聲速巡航導彈飛行的動力來自哪兒?

  高超聲速武器主要包括高超聲速巡航導彈和高超聲速助推滑翔飛行器,前者依靠超燃沖壓發動機在大氣層內實現高超聲速飛行;而后者工作模式類似于彈道導彈,需要火箭助推到一定高度,然后無動力滑翔,但飛行高度更低,且具有較高的機動性。高超聲速巡航導彈與傳統的亞聲速或超聲速制導裝備相比,具有飛行速度快、作戰射程遠、突防能力強、攻擊范圍廣、結構質量輕和打擊效能好等諸多優點,主要對時間敏感目標、移動目標、加固目標等實施遠程精確打擊。

  

  三種類型發動機的工作原理圖(圖片來自網絡)

  超燃沖壓發動機是高超聲速巡航導彈的“心臟”,也是導彈動力的源泉,其全稱是“超聲速燃燒沖壓式發動機”。超燃沖壓發動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發動機。在采用碳氫燃料時,超燃沖壓發動機的飛行Ma數在8以下;當使用液氫燃料時,其飛行Ma數可達到6~25。超聲速或高超聲速氣流在進氣道擴壓到馬赫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,燃燒后的氣體經擴張型的噴管排出。

  美國“乘波者”高超聲速巡航導彈

  “乘波者”(代號X-51A)是一種吸氣式高超聲速巡航導彈,采取乘波體的氣動布局設計,其尖銳的前緣使之具有小激波阻力。在動力方面,采用固體火箭助推器和亞燃/超燃雙模態發動機,燃料為碳氫混合燃料。飛行過程中采用GPS和慣性組合導航系統,命中精度已達米級,同時能確保在GPS受到干擾和壓制的情況下,仍可以利用慣性導航系統完成導航和定位任務,增加了導航系統的穩定性和有效性。

  該飛行器的驗證機在2010年起開始進行試驗,總共進行了4次,前3次由于發動機點火、氣動布局等原因導致了試驗的失敗,在2013年5月1日成功進行了第4次試驗。通過試驗,該飛行器在27千米的高度實現了馬赫數5.1飛行,并且射程為1200千米,初步具備了美軍1小時內打擊全球任何目標的能力,主要應用在打擊時間敏感目標或固定高價值軍事目標上。

  

  X-51A“乘波者”高超聲速巡航導彈(圖片來自網絡)

  俄羅斯“匕首”高超聲速巡航導彈

  與美國相比,俄羅斯對于高超聲速導彈的研制更為保密,很多關于高超聲速導彈的計劃都列為絕密。因此,其名稱、任務、技術性能等信息只有國家最高層極少數領導人了解。但即便如此,毋庸置疑的是,俄羅斯在高超聲速技術領域處于世界領先地位。2018年3月1日,俄羅斯總統普京在年度國情咨文中首次公開披露了“匕首”(Kinzhal)空射型高超聲速導彈系統,引發了全球各界的高度熱議和廣泛報道。

  

  掛載“匕首”的米格-31飛機(圖片來自網絡)

  “匕首”高超聲速巡航導彈是由俄羅斯空軍研制生產的,采用慣性/衛星混合制導方式,末端采用全天候自動導引頭,可以對探測目標在各飛行階段修正航向,命中目標精度可達5-7米,裝有多功能戰斗部,利用固體燃料推進,由米格-31機載平臺發射,高速飛行的戰機為該導彈提供了初速度,使其超燃沖壓發動機滿足點火工作的初始條件。點火脫離戰機后,該導彈最大速度可以達到10倍聲速,最大射程為2000千米,能夠在數分鐘內打擊目標。

  普京在國情咨文中稱,“匕首”高超聲速巡航導彈已于2017年12月在南部軍區機場進入試驗戰備值班狀態。自2018年初以來,按照試驗戰備值班計劃,米格-31戰機已搭載“匕首”導彈在不同天氣條件下晝夜完成了250次飛行。該導彈是全球最先公布完成研制,并可能最先進入服役的高超聲速巡航導彈。

  法國“普羅米修斯”空射型高超聲速巡航導彈

  法國等歐洲國家在高超聲速飛行器研制方面,雖然對航天航空領域可回收的高超聲速飛行器技術進行研制,但隨著其技術的不斷成熟和發展,也逐步運用到了高超聲速巡航導彈的研制之中,這也是不可忽略的研制力量,在未來的高超聲速武器中將占居一席之地。

  法國的航空航天研究院和宇航-馬特拉公司正在開展“普羅米修斯(Promethee)”計劃。目的是研究碳氫燃料雙模態超燃沖壓發動機推進的高超聲速空地導彈。該空射型導彈采用的是半橢圓外形的“南瓜子型”無翼乘波體方案,彈長6米,總發射質量為1700千克,航程大于1000千米,最大速度可達8馬赫。法國在2003年啟動了為期10年的飛行試驗計劃項目(LEA),旨在開發研究方法,并進行相關演示與驗證工作。

  劃重點

  高超聲速巡航導彈一般借助超燃沖壓發動機在大氣層內推進,進行馬赫數5以上的巡航飛行。與傳統的亞聲速或超聲速制導裝備相比,具有飛行速度快、作戰射程遠、突防能力強、攻擊范圍廣、結構質量輕和打擊效能好等諸多優點,是突破先進防空系統的“利器”。

責任編輯:王超

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