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美斥重金加速高超声速武器发展

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最近,关于高超声速武器的两则报道引起外界关注。8月3日,中国航天空气动力技术研究院的官方微信公众号发布该院研制的“星空2号”高超声速飞行器飞行试验成功的消息;8月15日,美国“防务新闻”网站透露,美国空军将于9月底授予洛-马公司价值4.8亿美元的“高超声速空射快速响应武器”合同,旨在尽快研制和生产出美军太平洋、欧洲和战略司令部迫切需要的一款高超声速武器。这两则报道预示着高超声速武器的发展进程日益加快。

高超声速以5倍声速为低界,广义上讲,飞行速度超过5倍声速的武器都可称为高超声速武器。不过,严格意义上的高超声速武器,只包括采用吸气式发动机、主要在大气层内以5倍以上声速飞行的武器,如高超声速飞机、高超声速无人机、高超声速巡航导弹和助推-滑翔导弹等,目前媒体所指的大都是后两类。

众所周知,武器或飞行器要在大气层内高速飞行,必须采用适宜的气动布局或外形,以克服空气阻力并保持一定升力。比如子弹、炮弹和部分导弹及飞船的返回舱,形体为圆锥或各种变体的旋成体,依靠一定的迎角或再入角获得升力飞行;某些翼身融合飞机,如美国SR-72“黑鸟”高速侦察机和B-2A隐身战机,采用翼身融合体,用机翼形成升力飞行;一些高超声速飞行器,如美国X-51A“乘波者”,则采用乘波体,通过压缩空气产生激波升力飞行。

那么,什么是乘波体?

乘波体是指气动外形前缘是一种流线外形,像鸭嘴一样扁平前伸,或像梭镖一样的平直三角形,这种构型更适合超声速、高超声速武器或飞行器所用。

一般情况下,物体在大气层内超声速飞行时,会高度压缩空气形成激波,使自身受到的阻力急剧加大,摩擦温度急剧升高,散热困难从而形成热障。但当高超声速武器采用乘波体构型,在飞行时前缘平面就能与激波上表面重合,可“骑”在激波的波面“乘波”高速行进,在依靠激波压力产生升力的同时,也以高密度的激波吸收了热量并克服热障。如果把激波波面看作是水面,有乘波体外形的高超声速武器飞行时就好比在水面上打水漂。

虽然高超声速武器采用乘波体构型能更好地实现高超声速飞行,但相对于其他气动外形,其设计更复杂,维持平稳和机动飞行难度更大,所以,迄今能掌握并应用乘波体技术的只有美俄中3个国家。

高超声速武器的诱人之处,主要在于其极快的速度和飘忽不定的飞行轨迹,导致跟踪和拦截都很难,从而使它只需依靠5倍声速以上高速飞行,就能获得毁伤目标的巨大动能,并以非固定的低平弹道突破现有防空反导系统的拦截,更好地实现对目标的快速全球打击。从这个意义上说,不难理解世界军事大国在高超声速武器领域竞争激烈,以期尽快抢占并控制这一战略制高点。

美国是高超声速武器发展的领军者,其空、海、陆三军都有各自的高超声速武器项目。其中,空军的先进高超声速飞行器“猎鹰”、X-51A“乘波者”,陆军的先进高超声速武器AHW,都曾进行多次试验并取得一定成功。尤其是X-51A“乘波者”,不但拥有初步的乘波体构型,还采用了超燃冲压发动机作为飞行动力,进展更引人关注。如今,空军继4月授予洛-马公司“高超声速常规打击武器”研制合同后,又授予该公司价值4.8亿美元的“高超声速空射快速响应武器”合同,充分表明美军对高超声速武器研制的重视。据透露,美国空军计划通过该项目研究,使空射型助推滑翔高超声速打击武器在2021年具备早期作战能力,以便尽快为美国“第三次抵消战略”提供重要支撑。

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