澳门新葡亰2885中国”星空-2″在高超音速武器领域取得巨大成就 俄专家:效仿俄罗斯的例子-千龙网·中国首都网

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  原标题:不惧美国航母,我国高超音速武器或迎新时代

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“星空”-2号飞行器发射升空的视频截图。

  来源:大白新闻

高超音速飞行器一直是军事大国持续关注和研发的尖端技术。俄媒11月30日报道称,俄罗斯11月首次在北极条件下使用米格-31K战斗机测试“匕首”高超音速导弹。中国官方媒体11月30日则盘点了中国高超音速飞行器研制的最新进展。那么,号称能“一小时打遍全球”的高超音速飞行器都有什么特点?设计难点又在哪里呢?

【环球网军事综合报道】据俄罗斯卫星通讯社发布军事专家瓦西里·卡申的文章称,中国日前首次成功试飞乘波体高超音速飞行器“星空-2”火箭,从而在制造自主研发的高超音速武器方面取得重大成就。据中国媒体报道,本次飞行试验持续10分钟。在飞行试验过程中,高超音速飞行器脱离运载火箭,完成了几次机动。专家们几年来一直在密切关注高超音速武器领域的新一轮竞赛情况。

  [编辑/王硕统筹/陈威]在南海地区不断受到美国大规模战略性武器威胁的环境下,我国高超音速飞行器技术及反舰导弹技术迎来了新突破,导弹突防能力再升级。8月3日,我国成功试验首款乘波体高超声速飞行器。乘波体是一种先进的高超声速飞行器气动外形,其侧向滑行能力很强,难以拦截。

央视一档军事节目11月30日盘点了美俄在高超音速武器研制方面的相关情况,并对中国高超音速飞行器的研制进行了盘点。

文章称,乘波体高超音速飞行器”星空-2″火箭此次不是中国首次试验高超音速飞行器。但中国在过去几年间试验的高超音速飞行器属于另一个类型,它是一种可被用作弹道导弹头部的高超音速滑翔器。高超音速滑翔器的运载体是弹道导弹,它以高超音速在轨道末段进行可控飞行。高超音速滑翔器可能没有自带发动机装置,因为弹道导弹确保它们将加速到必要水平。

  大白新闻(微信ID:dabaixinwen)注意到,目前高超音速飞行器最常见的形式还有翼身融合体及俄罗斯的“匕首”高超音速导弹所采用的旋成体。而据外媒报道,中国空军近期由轰-6K战略轰炸机搭载测试了一款类似“匕首”的空基反舰弹道导弹,被网友及媒体称作除东风-21D反舰导弹的另一“航母杀手”。

央视报道称,“星空-2”乘波体高超音速飞行器于2018年8月进行试验,在西北某靶场由火箭发射升空,经过近10分钟飞行后完成了主动段程序转弯、抛整流罩、级间分离、试飞器释放自主飞行、弹道大机动转弯等动作,最终按预定弹道进入落区。这次试验全程光测、雷测、遥测正常,试飞器飞行可控、科学数据有效,验证了高超音速飞行器特殊外形的升力特性和横向机动能力,飞行试验圆满成功。央视援引军事专家的分析称,目前来看“星空-2”还在试验阶段,而投入到公开报道意味着前期的一些基础性试验已经完成,有了一定的技术积累,再进行下一步的工程试验。

卡申提到,俄罗斯的”先锋”综合体可能是首个系列生产的类似高超音速滑翔器。“先锋”综合体目前被用在Ur-100UTTX液体洲际弹道导弹上,未来新型”萨尔马特洲际弹道导弹”也将采用”先锋”综合体。明显,中国在效仿俄罗斯的例子,力争为本国弹道导弹配备类似计划中的高超音速的弹头部分,以提高其突破敌方反导系统的能力。
众所周知,东风-17中程弹道导弹就是为此目标专门研发的,但类似装备可能也是为洲际弹道导弹而制造的。

  中国首款乘波体高超声速飞行器试验成功

中国星空-2号飞行器试飞前准备画面

文章称,与中国制造的类似高超音速飞行器(作为DF-ZF为人所知,而且至少在过去5年内研发)不同的是,”星空”火箭采用的是其它空气动力原则。“星空”火箭可被称作高超音速巡航导弹,也就是说,这是一种特殊设计的滑翔器,有助于利用因自身因高超音速飞行而出现的冲击波的上升力。与滑翔机不同的是,这种飞行器以稍低速度(“星空”火箭达6M)
且在相对低空飞向目标,但它的飞行轨道更不可预测。目前可以理解的是,”星空”火箭装备有超燃冲压发动机。中国研发类似发动机的消息在近几年才为人所知。

澳门新葡亰2885 3星空-2号飞行器在西北某靶场缓缓升空

一位匿名军事专家对记者表示,所谓高超音速飞行器,广义上是指速度达到或超过5马赫的飞行器。而近年来受到广泛关注的高超音速飞行器除了具备上述速度特点以外,通常是指主要飞行段在大气层内或大气层边缘的飞行器。

卡申表示,与试验和研发带有超声速冲压式空气喷气发动机的高超音速飞行器相关的困难不应该被低估。成功开始飞行试验并不能保障上述系统在可见的未来列装军队。美国和俄罗斯花费了几十年的时间开展带有声速冲压式空气喷气发动机的高超音速飞行器的工作,但故障、事故和可靠性问题频发,以至于目前还没有取得成就。世界上首个进入战斗值勤的俄罗斯空军超高音速巡航导弹”匕首”采用了固体燃料导弹发动机,实际上是一种经过专门改型的”伊斯坎德尔”军用弹道导弹。

  8月3日,中国航天空气动力技术研究院微信公众号发布消息称,该院研制的“星空-2”火箭于3日6时41分发射升空,经过近10分钟飞行,火箭完成主动段转弯、抛罩/级间分离、试飞器释放自主飞行、弹道大机动转弯等动作,按预定弹道进入落区。

目前,按照飞行器本身是否带有动力装置,可以大致分为两个类型,第一种是助推滑翔型高超音速飞行器。这种飞行器的特点是使用火箭发动机将滑翔器加速到一定速度和高度后,将滑翔器释放,滑翔器通常不携带用于巡航的动力装置,滑翔器本身在大气层内或边缘依靠滑翔体产生的升力飞行,并能实施机动。

与这种笨重的系统相比,在”星空-2″弹道导弹的基础上采用和安装更多平台可能灵活得多。在加速试验过程中同样采用了固体燃料导弹发动机,但未来可能研究出各种不同的方案。中国再次证明了本国在高超声速导弹竞赛领先国家之中的位置,但在此类导弹列装军队之前,仍需走过漫长的道路。

  试飞器飞行可控、科学数据有效,完整回收,标志着“星空-2”飞行试验圆满成功。该系统利用航天科工四院火箭助推系统,将之投送到预定高度,并分离自主飞行,实现高度30公里、马赫数5.5-6飞行窗口自主飞行400秒以上。

专家称,按滑翔器的气动外形,目前研制的助推滑翔型高超音速飞行器的滑翔器部分大致分为三类,一类是对称的旋成体,第二类是扁平椭圆形截面的升力体,第三类是乘波体。其中旋成体最为常规,弹道导弹的锥形弹头就属于旋成体。近些年,美澳联合开发的“高超音速国际飞行研究试验计划”HiFIRE项目,在重点研究乘波体,特别是HiFIRE-4就采用了乘波体设计。但目前乘波体的体积利用率较低,所以主要处于飞行验证阶段。得以工程化的型号中,比较先进的仍然是非对称的升力体方案。上述俄高超音速飞行器中,“匕首”和“先锋”都属于助推滑翔型高超音速导弹。美国方面近些年试验的高超音速飞行器也多是助推滑翔型,比如“猎鹰”HTV-2、美陆军的AHW导弹,美国空军正在开发的“空射快速反应武器”也属于这一类型。助推滑翔型高超音速武器的速度并不比传统的同级别弹道导弹更快,但弹道低、弹头机动性好,具有很强的不可预测性,中段拦截比较困难。

  乘波体是一种先进的高超声速飞行器气动外形,乘波体飞行时其前缘线与激波面重合,就象骑在激波的波面上,依靠激波的压力产生升力,所以叫乘波体。

专家表示,助推滑翔型高超音速飞行器的难点在于滑翔器的气动设计和飞行控制以及防热材料与结构的研制。特别是气动布局和飞行控制,这除了需要大量理论计算以外,还需要更多的风动吹风试验和飞行试验。

  高升阻比是乘波体外形所具有的显著气动特性,尤其是在高超声速飞行条件下,与常规外形相比具有明显的升阻比优势。

2018年8月3日,由中国航天科技集团第十一研究院研制的星空-2号飞行器在西北某靶场缓缓升空,经过近10分钟飞行后,完成主动段转弯、抛罩/级间分离、试飞器释放自主飞行、弹道大机动转弯等动作,按预定弹道进入落区。

  乘波体外形优越的气动特性使其成为高超声速飞行器的候选外形,但是其工程化应用面临许多技术难题。

专家称,另一种高超音速飞行器携带有用于巡航的吸气式动力装置。所谓吸气式动力装置,简单理解就是指从大气层内吸取氧气的动力装置,如超燃冲压发动机、吸气式火箭发动机等。由于动力系统可以利用大气层内的氧气,不用像火箭发动机那样携带氧化剂,所以可大幅度减小体积和重量。由于具有吸气式动力系统,它可以保持比较高速度的巡航飞行。这也意味着在飞行末段,它会有足够的速度以便实施机动。

  “星空-2”火箭的成功飞行验证了乘波体飞行器的高升阻比特效以及横向机动能力,为乘波体外形的工程应用奠定了坚实的技术基础。

由于飞行器的动力装置要适合从亚音速到超音速再到高超音速等多个速度段,所以使用这类发动机的高超音速飞行器通常需要采用组合动力装置,或把多种动力装置组合起来使用,以发挥不同动力装置的优点。例如,美国的X-51A就采用固体火箭发动机作为助推器,然后使用超燃冲压发动机作为巡航段发动机。前者将X-51A加速到5马赫左右,这时超燃冲压发动机启动。而计划中的美国SR-72侦察机则计划使用包含涡轮发动机超燃冲压发动机功能的组合循环发动机。“云霄塔”空天飞机则使用了“佩刀”吸气式火箭发动机。

  美俄研究早已先行一步

美国研发的X-51A高超音速飞行器

  有中国专家向媒体表示,乘波体是目前国际上高超音速飞行器研制领域的一个重点发展方向。高超音速飞行器是指能在5倍音速以上稳定飞行的飞行器。

采用吸气式发动机的高超音速飞行器可以是巡航导弹,按照俄方的描述,“锆石”反舰巡航导弹似乎属于这一类,美国在研的“吸气式高超音速武器方案”也属此类型。也可以是飞机,例如美国正在设计的SR-72高超音速飞行器,或是可以执行跨大气层入轨任务的空天飞机。

  目前,最常见的形式是所谓的旋成体。也就是在三维空间中,由旋转曲面与底截面围成的物体。弹道导弹的锥形弹头、飞船的返回舱多为旋成体,包括俄罗斯的“匕首”高超音速导弹,都属于这一类型。

专家称,采用吸气式发动机的高超音速飞行器除了需要解决气动布局、控制系统等难题外,还要解决发动机问题,无论是超燃冲压发动机还是吸气式火箭发动机或组合循环发动机,目前技术都不是很成熟,这也使得这类飞行器的武器化会来得更晚些。

澳门新葡亰2885 4米格-31搭载“匕首”高超音速空对地导弹。

  (图片源自美联社)

  第二种为翼身融合体,布局类似飞机布局,带有机翼,比如美国计划中的SR-72高超音速侦察机以及前段时间美国波音公司公布的高超音速客机概念。这类布局适合采用吸气式发动机或组合式发动机,通常适合在30公里左右以及7马赫以下速度飞行。

  第三种形式就是中国这次试射主角采用的乘波体。主要利用机身的气动外形产生一定升力,升阻比在0.5到1.3之间,性能介于弹道式飞行器和有翼飞行器之间,并具有两者的长处,气动力载荷比较低,结构质量中等,主要用于重返大气层的航天器设计。其中,乘波体使用的速度范围比较广泛,在5-23马赫都具有较高的结构强度、机动性和升阻比。从外形上看,乘波体看上去比较扁平。

  美国在乘波体投入最多,成果也最丰富,并进行了工程化产品的试验。美国军工巨头波音之前研制的X-51A实际上就采用了一种典型的乘波体设计。该飞行器最大稳定飞行速度达到5.1马赫,试验中,曾在1.8万米高空飞行约3分钟。

  此外,美国的HTV-2高超音速飞行器也使用了乘波体设计。该飞行器是迄今为止设计指标最高的助推-滑翔型高超音速飞行器。2017年7月,美澳合作在澳大利亚武麦拉靶场完成了编号为HiFIRE
4的第8次飞行试验。试验中飞行速度达到8马赫左右。

澳门新葡亰2885 5美国HTV-2高超音速飞行器资料图(图源自网络)

  有专家认为,俄罗斯在高超音速飞行器方面也有着深厚积淀。俄罗斯总统普京之前在年度国情咨文中首次披露的“先锋”高超音速助推滑翔导弹。其滑翔体疑似采用乘波体设计。

  专家:乘波体高超音速武器能侧滑,难以拦截

  据专家介绍,相比传统旋成体飞行器,乘波体如果实现武器化,将具有很大优点。采用助推滑翔方式的乘波体,在相同的释放高度和速度下,其纵向和侧向滑翔距离都远超传统旋成体弹头。特别是侧向滑行能力很强,可实现大范围侧向机动,实施“变射面”打击,加之飞行的弹道低,敌方预警系统更难以预测其飞行轨迹。而在射程相同的情况下,更难以拦截。

  目前来看,乘波体的气动设计和飞行控制要比传统旋成体飞行器更复杂一些,这也导致目前乘波体的高超音速飞行器的实用化和武器化具有一定困难。

  美国空军的HTV-2两次试射均失败告终。而美国陆军的“先进高超音速武器”(AHW)项目降低了指标,2011年11月的首次试射便命中了3700公里外的目标,第二次试射虽然失败,但主要问题出在了助推级上。它的成功和使用了较为传统的旋成体设计的高超音速滑翔体不无关系。

  另外,目前的乘波体高超音速飞行器的体积利用率似乎不如旋成体飞行器,这也给武器化带来一定困难。总体来看,目前各国对乘波体高超音速飞行器的研究,仍处于原理和工程试验阶段,尚未完全形成武器化。按照中国航天空气动力技术研究院公布的消息,“星空-2”飞行试验任务是在集团公司支持下开展的创新研发项目。

  外媒:中国测试本土版“航母杀手”

  此外,据《俄罗斯报》8月2日报道,中国空军测试了一款由轰-6K战略轰炸机搭载的空基反舰弹道导弹,其用途和射程与俄罗斯高超音速弹道导弹“匕首”类似。据资料显示,“匕首”在米格-31上进行了12次试射,在最后一次成功试验中,导弹命中了800公里以外的目标。今年5月,接受外交学者网站采访的专家称,“匕首”导弹是对付太平洋地区美国航母的“杀手”。

澳门新葡亰2885 6轰-6K挂载空射弹道导弹效果图

  (图源于网路)

  据美国《国家利益》杂志搜集的资料,中国此款导弹可能是某种小型陆基弹道导弹——如“东风-15”改造后的航空版。

  《俄罗斯报》援引该杂志军事观察员戴夫·马宗达的话说:“俄罗斯以最小的成本使‘伊斯坎德尔’导弹可以从空中发射,具有革命性的速度和射程性能的‘匕首’导弹应运而生。中国也能做到同样的事。”

  报道认为,尽管轰-6是冷战时期苏联图-16轰炸机的翻版,但2011年开始服役的最新型轰-6K装备了新发动机、现代电子设备,并且在机体上使用了复合材料。这使其不仅对美国舰船,而且对其陆上基地构成威胁。

  轰-6K的作战半径较之前的版本增加了30%,约为2000海里。虽然D-30新型发动机(搭载俄“匕首”导弹的米格-31也安装了同样的发动机)对远程轰炸机而言并不算理想,但与轰-6的发动机相比还是有了巨大改进。重要的是,轰-6K是作为巡航导弹运载工具研制的。

  报道中,马宗达总结称:“北京官方尚未证实测试新导弹的传闻,但如果消息属实,则意味着中国军方获得了在对其重要的西太平洋建立反介入/区域拒止(A2/AD)区的又一个工具。同时从地面、潜艇和空中对美国航母发动弹道导弹攻击将构成重大威胁。”

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