最近,關于高超聲速武器的兩則報道引起外界關注。8月3日,中國航天空氣動力技術研究院的官方微信公眾號發(fā)布該院研制的“星空2號”高超聲速飛行器飛行試驗成功的消息;8月15日,美國“防務新聞”網(wǎng)站透露,美國空軍將于9月底授予洛-馬公司價值4.8億美元的“高超聲速空射快速響應武器”合同,旨在盡快研制和生產(chǎn)出美軍太平洋、歐洲和戰(zhàn)略司令部迫切需要的一款高超聲速武器。這兩則報道預示著高超聲速武器的發(fā)展進程日益加快。
高超聲速以5倍聲速為低界,廣義上講,飛行速度超過5倍聲速的武器都可稱為高超聲速武器。不過,嚴格意義上的高超聲速武器,只包括采用吸氣式發(fā)動機、主要在大氣層內以5倍以上聲速飛行的武器,如高超聲速飛機、高超聲速無人機、高超聲速巡航導彈和助推-滑翔導彈等,目前媒體所指的大都是后兩類。
眾所周知,武器或飛行器要在大氣層內高速飛行,必須采用適宜的氣動布局或外形,以克服空氣阻力并保持一定升力。比如子彈、炮彈和部分導彈及飛船的返回艙,形體為圓錐或各種變體的旋成體,依靠一定的迎角或再入角獲得升力飛行;某些翼身融合飛機,如美國SR-72“黑鳥”高速偵察機和B-2A隱身戰(zhàn)機,采用翼身融合體,用機翼形成升力飛行;一些高超聲速飛行器,如美國X-51A“乘波者”,則采用乘波體,通過壓縮空氣產(chǎn)生激波升力飛行。
那么,什么是乘波體?
乘波體是指氣動外形前緣是一種流線外形,像鴨嘴一樣扁平前伸,或像梭鏢一樣的平直三角形,這種構型更適合超聲速、高超聲速武器或飛行器所用。
一般情況下,物體在大氣層內超聲速飛行時,會高度壓縮空氣形成激波,使自身受到的阻力急劇加大,摩擦溫度急劇升高,散熱困難從而形成熱障。但當高超聲速武器采用乘波體構型,在飛行時前緣平面就能與激波上表面重合,可“騎”在激波的波面“乘波”高速行進,在依靠激波壓力產(chǎn)生升力的同時,也以高密度的激波吸收了熱量并克服熱障。如果把激波波面看作是水面,有乘波體外形的高超聲速武器飛行時就好比在水面上打水漂。
雖然高超聲速武器采用乘波體構型能更好地實現(xiàn)高超聲速飛行,但相對于其他氣動外形,其設計更復雜,維持平穩(wěn)和機動飛行難度更大,所以,迄今能掌握并應用乘波體技術的只有美俄中3個國家。
高超聲速武器的誘人之處,主要在于其極快的速度和飄忽不定的飛行軌跡,導致跟蹤和攔截都很難,從而使它只需依靠5倍聲速以上高速飛行,就能獲得毀傷目標的巨大動能,并以非固定的低平彈道突破現(xiàn)有防空反導系統(tǒng)的攔截,更好地實現(xiàn)對目標的快速全球打擊。從這個意義上說,不難理解世界軍事大國在高超聲速武器領域競爭激烈,以期盡快搶占并控制這一戰(zhàn)略制高點。
美國是高超聲速武器發(fā)展的領軍者,其空、海、陸三軍都有各自的高超聲速武器項目。其中,空軍的先進高超聲速飛行器“獵鷹”、X-51A“乘波者”,陸軍的先進高超聲速武器AHW,都曾進行多次試驗并取得一定成功。尤其是X-51A“乘波者”,不但擁有初步的乘波體構型,還采用了超燃沖壓發(fā)動機作為飛行動力,進展更引人關注。如今,空軍繼4月授予洛-馬公司“高超聲速常規(guī)打擊武器”研制合同后,又授予該公司價值4.8億美元的“高超聲速空射快速響應武器”合同,充分表明美軍對高超聲速武器研制的重視。據(jù)透露,美國空軍計劃通過該項目研究,使空射型助推滑翔高超聲速打擊武器在2021年具備早期作戰(zhàn)能力,以便盡快為美國“第三次抵消戰(zhàn)略”提供重要支撐。
