这三件武器可让中国在一小时内打遍全球


这三件武器可让中国在一小时内打遍全球

无坚不摧,唯快不破,数百年来,人们对于武器性能的追求,大体可归于防护、威力和速度三大要素。为了追求防护力,诞生了装甲舰和坦克,为了追求威力,诞生了核弹和氢弹,为了追求速度,诞生了超音速战机和弹道导弹。现在,一场高超音速武器竞赛,又在世界各主要强国之间展开,这一次,中国很荣幸的位居领跑地位。

2016年以来,中国连续曝光有关高超音速武器的消息,引发了美俄等国的高度关注。据美国《华盛顿自由灯塔》网站报道,4月22日报道,中国在山西成功进行了高超音速滑翔飞行器(HGV)的武器试验,这是代号DF-ZF(此前被称为WU-14)的高超音速武器的第七次试验,飞行器发射升空后,穿过大气层边缘,以10倍以上音速,在8~10万米的高度滑翔飞行,准确命中数千公里外中国西部地区的靶场。

拥有霸权地位的世界超强国家,大多都有几样很强悍的武器,这些武器为超级强国维持其霸权地位立下汗马功劳,例如大英帝国时代的战列舰和无畏舰,美国的航空母舰和战略轰炸机,苏联的坦克洪流和战略核潜艇。进入新世纪以后,美国的霸权地位不断地受到中国等新兴力量的挑战,一些标志性武器,例如中国海洋监视卫星和中远程反舰弹道导弹相结合的远程制海武器体系,成为打破强国之间战场僵局的“革命性武器”,现在,中国的革命性武器又增添了高超音速飞行器。

目前世界只有三个国家在高超音速飞行器领域取得了卓有成效的研发成绩,那就是中国、美国和俄罗斯。预计在10至15年内,其他国家都只能看着中美俄的高超声速飞行器流口水。

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美国在高超音速飞行器领域起步最早,技术最先进,成就最大。早在冷战期间就进行了多个高超声速飞行器试验计划,1996年开始X-43A/B/C/D四种飞行器计划,其中X-43A进行了飞行试验,使用氢燃料超燃冲压发动机。在2004年进行的X-43A试飞中,发动机持续工作12秒,最大速度突破了9.8马赫。这次试飞使美国成为人类第一个实现超燃冲压发动机高超音速飞行器自主飞行的国家。美国随后又推出了X-51A“驭波者”和HTV-2“猎鹰”等多个高超音速武器项目,这些被称为“自1903年莱特兄弟首次飞行以来航空技术的最大突破”的武器,标志着美国的高超声速技术进入应用阶段。

作为传统的军事技术强国,俄罗斯在高超音速武器领域也不甘落后,尽管国家经济还比较困难,但俄罗斯还是在4月27日进行了Yu-71高超音速飞行器的第四次测试,飞行速度超过每小时1万公里,Yu-71高超音速弹头由RS-18B“萨尔马特”井下部署液体燃料洲际弹道导弹发射,既可以携带核弹,也可以携带常规弹药,在飞行过程中可以任意机动,其滑翔式的飞行轨道无法预测,能够有效穿透美国的弹道导弹防御系统。从2011年12月首次试射以来,Yu-71的前四次试验都以失败告终,4月19日的试验是其第五次发射,获得完全成功。俄军宣称Yu-71高超音速弹头还将进行1-3次试验,计划在2018年进入实战部署阶段,不过由于目前俄罗斯财政陷入困境,俄军的计划可能会没有变化快。

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俄罗斯的另一个高超音速武器项目是

3K-22“锆石”高超音速导弹,这是一种以反舰为主的战术巡航导弹,能够以5-6马赫的高速飞行,射程达到400公里。“锆石”导弹在今年的3月份完成了首次试射,计划在2020年配装目前正接受改装的“彼得大帝”号核动力巡洋舰。

中国在高超音速飞行器领域起步较晚,但进步神速,拥有一个规模和研制进度都不亚于美国的庞大高超声速武器发展计划。高超声速飞行器指的是飞行速度大于5马赫,在大气层内和跨大气层飞行的飞行器。按照《国家中长期科技规划(2006~2020年)》,中国高超声速技术的发展将分为三个阶段:

1、在2020年前研制出两种高速武器,一是高超声速滑翔战斗部,速度超过10马赫,射程数千至上万公里,由弹道导弹发射,以跳跃-滑翔弹道在大气层边缘飞行。二是大气层内飞行的高超声速巡航导弹,最大速度超过6马赫,射程1000~2000公里,可由多平台装载。

2、在2020~2030年,研制出组合循环式发动机的高超声速飞机,巡航速度超过5马赫,航程1万公里以上,可实现1~2小时全球到达。

3、到本世纪中叶,研制出可重复使用的空天飞机,跨大气层飞行,高空速度可达12~25马赫,能直接进入地球轨道,完成任务后再入大气层滑翔、水平降落。

中国的“高超声速飞行器科技工程”已经被列为国家重大专项之一,在2009年10月成立了国家高超声速飞行器技术研究中心,国防科技大学的高超声速飞行器技术试验基地,航天科工三院成立了国家高超声速技术工程中心。西北工业大学2011年到2015年开展的临近空间高动态飞行器研究项目,目标是美国X-43A,为我国未来十五到二十年高超声速巡航导弹项目提供技术支持。这些机构在气动研究,高超声速飞行器总体设计,超燃冲压发动机,地面模拟试验、超声速流动燃烧机理等方面研究取得了重大进展。

根据动力不同,中国目前有三个的高超音速飞行器技术路线。

一是无动力的助推-滑翔弹道式飞行器,是指利用弹道导弹的火箭发动机助推加速到高超声速,然后在大气层边缘飞行的中远距离滑翔飞行器,主要用于远程快速打击。2014年1月9日,中国在山西五寨导弹基地首次试验了10倍音速的超级武器——WU-14高超音速飞行器(现在称为DF-ZF),它以东风21或东风31弹道导弹作为助推动力,可以实现跨大气层滑翔飞行,作为全球打击武器,能够突破美国导弹防御体系。到今年4月,WU-14已经进行了七次试射,按照美国人的推测,该武器系统已经十分接近定型,预计五年内就能进入实战部署状态。

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WU14的飞行过程与美国HTV-2“猎鹰”高超音速飞行器类似,在实战中,WU14由一枚弹道导弹发射,抵达弹道顶点时,飞行器与火箭分离,下降高度进入大气层边缘,弹道近似跳跃-滑翔状态,以10马赫以上速度在大气层边缘机动和飞行。

WU-14高超音速飞行器的弹道剖面就像是在大气层打水漂,它能够以10马赫以上速度做任意机动,可以直接再入大气层,俯冲攻击地面、海面目标,例如航空母舰。也可以当作轰炸机使用,在适当的位置抛出炸弹、导弹武器攻击目标。飞行器可以选测灵活的飞行弹道,绕过美国弹道导弹防御系统,通俗的说就是可以瞄准美国,但是先对着阿根廷打过去,在南美洲拐个弯,最后打到华盛顿,让阿拉斯加和太平洋上的导弹防御系统变成摆设。

二是组合循环喷气发动机推进的高超音速飞行器。它是一种集成涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机等多种动力的飞行器,能实现可重复的天地往返航天运输。这意味着普通人上太空的成本和门槛将大大降低。串联式涡轮冲压组合发动机比较适合研制高速有人或无人驾驶的侦察机,譬如美国的SR-72“临界鹰”高超音速无人侦察机,SR-72是SR-71的后继机型,其最大特点是采用涡轮喷气发动机和超燃冲压发动机组合动力,采用飞翼布局,可以6马赫高超音速飞行,能连续飞行24小时。在《中国航空报》发表文章表彰中航工业安庆公司发动机组在多型产品方案评审中的事迹,提到我国为某飞机配套的首次新研的串联式涡轮冲压组合发动机项目,这显然是国内正在进行高超声速载人飞机项目的一部分。

据中国航空新闻网报道,今年初,在我国某试飞试验基地,进行了某型高速验证机的首次试验飞行,该型飞机任务剖面特殊、飞行方式独特,飞行速度和高度更是远超试飞中心成立以来所有其他试飞机型。文章还称这是一种跨代式的飞行器,此次试飞实现了试飞中心在高超音速试飞领域的突破,标志试飞中心在该型机试飞技术领域内更加成熟。这个报道就是中国航天科技集团正在研制的“组合动力飞行器”项目,即依靠组合式动力装置进行高速自主飞行的高超音速飞行器。

三是使用超然冲压发动机的高超音速飞行器和高速导弹武器。要想实现大气层内的高速巡航飞行,就需要使用冲压发动机,中国早在上世纪80年代就开始探索冲压发动机导弹,先后研仿苏制萨姆6导弹冲压发动机,研制鹰击-1/3超音速反舰导弹,仿制俄罗斯X-91反辐射导弹,研制鹰击-12远程超音速反舰导弹等多个型号,具有丰富的冲压发动机研制经验。但是上述这些导弹采用的冲压发动机都是传统的亚音速燃烧室,空气流速为亚音速,导弹速度最多在4马赫以下,再往上提速时就遇到了问题,当飞行速度越来越快时,进气道吸入的空气也变成了超音速,超音速空气直接进入燃烧室和燃料混合燃烧,相当于在12级大风中点燃一颗火柴并且要求稳定燃烧,这在技术上非常难,而实现了这一技术的发动机就是超燃冲压发动机。

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轴对称设计的高速巡航导弹,采用环形头部进气道和推力矢量技术,最大射程超过1200公里,最小射程在100公里,速度4倍音速以上,战斗部300公斤,全程飞行只需要8分钟,是穿透防空网的利器。

我国的超燃冲压发动机一直由航天三院主要负责研制,目前已有了突破性进展。根据公开文献显示,中国早在1999年就研制成功世界首台航空煤油再生冷却超燃冲压发动机(美国X-51A发动机采用特殊吸热型碳氢燃料)。中国在2012年首次实现了轴对称式高超声速飞行器成功试飞,飞行高度超过2万米,飞行速度大于5倍音速,此次试验初步验证了吸气式超燃冲压发动机及轴对称式飞行器的制导与控制技术。

有了首次试飞成功,接下来还要做发动机和飞行器的自主飞行试验,在真实飞行条件下验证高超声速飞行器、超燃冲压发动机,是全面突破高超声速飞行器技术的必经之路,技术难度极大。世界上只有美国近年实施了10次自主飞行试验,其中6次失败。

那么,人类第二个实现超燃冲压发动机高超音速飞行器自主飞行的国家是谁呢,并非俄罗斯等航空工业大国,也不是欧洲日本等发达国家,答案是中国。

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在不久前航天系统对于中国青年五四奖章获得者,中国航天科工三院301所总设计师陆红的专题报道中,首次曝光了获得国防科技特等奖的某“重大专项试验飞行器”,即高超音速巡航导弹。

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中国在2014年进行了超燃冲压发动机动力系统验证机的自主飞行试验,获得了圆满成功。2015年的国防科技技术进步特等奖,被授予中国航天科工三院的国家某“重大专项试验飞行器”工程,根据陆续披露的官方消息,这个工程就是我国的下一代高超音速巡航导弹。这个试验飞行器采用非轴对称的乘波体构型,属于“原始性创新”,没有参照物,世界独一无二。2011年实现首飞,2014年试飞圆满完成。

超燃发动机的高超音速飞行器在武器领域的应用,特别适合进行远程快速打击。例如美国的全球快速打击计划,旨在1小时内打遍全球任何一个角落。现在美国当然是这一领域的绝对领导者,但中国也在奋起直追,在实现以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器试验成功以后,中国就可以以该技术为基础研制高超音速远程巡航导弹。

中国目前存在数个高超音速飞行器计划,包括远程弹道导弹助推的跨大气层高超音速滑翔飞行的全球打击武器,使用混合涡轮冲压发动机动力的有人/无人驾驶高超音速飞机,使用超燃冲压发动机动力的高超音速巡航导弹。这些技术都紧追美国,与美国正在发展的各项高超声速研究项目一一对应,这说明中国正在以追赶并超越美国的最尖端航空技术为目标,并且取得了喜人的成功。

以高超音速飞行器为代表的尖端武器技术,是中国在一百年内保持世界超强地位的有力保障。(作者署名:科罗廖夫)

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