English

中国科协 光明网 主办

高超声速武器:防不胜防的“空中杀手”?

2018-08-20 15:29 来源:科普中国-军事科技前沿 

  出品:科普中国

  作者:岳江锋 军事专家

  策划:宋亚娟

  监制:光明网科普事业部

  据美国《防务新闻》网站8月15日报道,美空军宣布,很快将与洛克希德•马丁公司签署价值4.8亿美元的合同,要求该公司为美空军再设计一种新的高超声速原型导弹。这已经是2018年美空军与这家防务巨头签署的第二份高超音速武器研制大单了,此前双方已签署了价值9.28亿美元的合同。

  高超声速武器的速度到底有多“高”?

  说起“高超声速武器”,其发明创意还与我们中国人有着千丝万缕的联系。在古装电视剧《西游记》中,孙悟空用手轻轻一点,刹那间远在千里之外的妖魔鬼怪顿时呆若木鸡甚至是一命呜呼了。所谓“指哪打哪”,就是这个道理。孙悟空于我们来说,只是个传说,而高超声速武器的出现,则让传说变成了现实。1948年,有个中国人在研究了缴获的德国纳粹技术资料后,提出了一个大胆设想:只要有足够先进的热防护技术,就能让飞行器在特定的高度以高超声速持续滑翔飞行。这个人就是当时任美国陆军上校的钱学森先生。

  那么,究竟什么是高超声速武器呢?广义上讲,高超声速武器泛指以飞行马赫数超过5飞行的武器(即武器飞行速度大于5倍当地声速)。从这个定义出发,很多弹道导弹和地空导弹飞行马赫数都能超过5,均可算作高超声速武器。但实际上,现在所关注的高超声速武器,一般是指以飞行马赫数大于5且能够在大气层和跨大气层中实现远程机动飞行的武器。上世纪的下半叶,学术界广泛使用的高超声速武器的含义,则是专指使采用吸气式发动机的高超声速武器。

  目前,研制中的高超声速武器已实现速度超过5马赫的飞行,并将设计目标指向10~20马赫的新高度,可在1个小时内到达全球任何角落,这也是美军近年推出的“快速全球打击”(PGS)武器计划要实现的目标。

  高超声速武器都有什么类型?

  高超声速武器融合了高速度、高机动、高毁伤、高生存力以及远程精确打击等诸多优点,能够快速响应远距离的威胁,包括深埋加固目标、移动目标和时间敏感目标,深受发达国家的青睐。早在20世纪50年代,美、苏等大国就已经开始进行高超声速武器试验。迄今为止,美国已经开展多个高超声速项目研究,无疑是这个领域的“领头羊”。俄罗斯、法国、德国、印度等国也不甘示弱,相继推出不同的高超声速武器项目。依据技术原理和飞行样式的不同,这些项目可分为三种类型。

  一是吸气式高超声速巡航飞行器,典型代表是美国“乘波者”X-51A、俄罗斯“彩虹-D2”飞行试验器。所谓“吸气式”,就是在发动机只能大气层中工作,飞行时必须依靠吸收周围的空气提供燃烧条件。这种吸气式高超声速飞行器可从飞机、舰艇等平台上发射,先由其提供较高的初速度,分离后自身发动机开始工作,将飞行器加速到5马赫以上,可实现临近空间(指高度在20~100千米,处于航空和航天空间之间的大气层区域,包括平流层、中间层和热层底层)高超声速巡航。这类飞行器最终可以演化成高超声速巡航导弹、航天系统的吸气式第一助推级等。

  二是高超声速助推滑翔导弹,典型代表是美国的“猎鹰”计划和“常规打击导弹”计划。这种导弹把火箭助推与高超声速滑翔技术相结合,其弹道与传统洲际导弹完全不同,具有极高突防能力,可用于全球常规快速打击。

  三是小型空天飞机,典型代表是美国的X-37B。这种飞行器具有适应在稀薄大气层飞行的高升阻比气动布局,可长时间在轨飞行,并依靠很高的再入速度,在临近空间作高超声速远距离滑翔甚至跳跃式的机动飞行,最大飞行速度可达20马赫,飞行高度在30~100千米,这种飞机最终可演变为“从天而降”的对地打击武器。

  高超声速武器真的“防不胜防”?

  预计未来几年发达国家的高超声速武器将大量投入使用并呈井喷式增长,对现有的防空反导系统将构成重大挑战。虽然现有的天基预警系统对临近空间高超声速武器可提前预警,但鉴于其低空、高速、高机动性特点,不按常规弹道飞行,可谓“神出鬼没”,使得火控系统无法对其轨迹进行有效跟踪和预估算,因此现有防空反导系统可能陷入只能被动挨打的“窘境”。然而,“有矛必有盾”,发达国家已开始投入巨资研究超高声速武器的防御难题,并发现了以下三个重大突破口。

  一是布下跟踪探测的“天罗地网”。在临近空间,当目标飞行高度较低时,由于受地球曲率遮挡,单部地基雷达已经不能满足有效拦截作战的需求,解决问题的途径是采用网络化探测制导技术。通过合理部署天、地、空、海多基型探测器,形成防空区域内的立体探测网络。通过综合处理和利用预警探测信息,实现对目标的远程预警和跟踪,为拦截作战武器提供快速、高精度的目标信息。

  二是发展“技高一筹”的拦截武器。高超声速飞行器的有效打击需要采用直接碰撞杀伤,由于目标的高速、机动特性,在临近空间采用直接碰撞技术存在大机动过载需求的难题。为应对目标可能具有的2~4g的机动过载能力,拦截器机动过载能力应在10 g左右,采取的可行技术途径是直接力/气动力复合控制。

  三是稳、准、狠地进行“最后一击”。对临近空间高超声速来袭目标的直接碰撞杀伤打击,要求拦截器能够实现高精度的末制导探测。拦截器采用以中波红外成像为主的复合寻的末制导探测技术,可以提高对目标的末制导探测强度和精度,在最后一程对高超声速武器实现“绝杀”。

[责任编辑:张梦凡]

手机光明网

光明网版权所有

光明日报社概况 | 关于光明网 | 报网动态 | 联系我们 | 法律声明 | 光明员工 | 光明网邮箱 | 网站地图

光明网版权所有