TSTO:“环球高超”没有核实战能力,不要附和美媒炒作

来源:观察者网

2021-10-19 08:12

TSTO

TSTO作者

科普有关高超音速的ABC

【文/TSTO】

英国《金融时报》网站10月16日独家整了一个大新闻,中国在8月份试射了一枚高超音速武器。在推特上,西方媒体和“专家”们进一步分析称,这种高超音速滑翔飞行器由一枚长征2C型火箭秘密发射入轨。但和以往不同的是,这枚导弹先是进入轨道以后进行“环绕地球”飞行,随后再重返大气层进行“高超音速滑翔”,不过最终战斗部落在距标靶二十余英里(约合30多公里)处。

对于这一次试验,《金融时报》直接称美国“惊呼不可战胜”,一些美国官员声称美国方面对此大感惊讶,并且震惊于中国在高超音速领域上再一次超过他们。当然,西方人自有其狡计,在能误导我们的地方从不吝啬于给我们在暗中扣帽子。

比如在这篇报道里,他们赤裸裸地以赞扬和恐惧作为表象,在背后遮遮掩掩地指责我们正在发展的高超音速滑翔器“是一种全新的核投掷载具”,这种指责是荒谬且毫无道理可言的。但就是这样明褒暗贬,不阴不阳的结论,依然在我国的舆论环境中赢得了大量的附和。

自然,祖国取得的成就我们应该感到自豪,但不应该跟着西方的不坏好意的恶意报道人云亦云,我们一定也要比大洋彼岸的国家更加了解我们当前高超音速项目的发展水平。笔者在这里作一个抛砖引玉的简述,希望能帮助大家对我国高超音速飞行器发展现状有一个基本的了解。

不要学美国人,四处散布“中强美弱”“大美要完”等情绪 图源:推特

我国的高超音速飞行器到底是怎么样的?它们分几种?高超音速武器又是如何发展的?

首先,在谈论高超音速飞行器前,我们需要对其本身有一个较为准确的定义。就目前而言,高超音速飞行器可以被概括为“一种巡航速度在马赫5以上时,在大气层内凭借气动控制力仍旧保有长时机动能力,并且可以长时滑翔的航空航天器”。而在这个框架之下,又可以主要分为吸气式和火箭助推-滑翔两个大类。

吸气式高超,顾名思义,就是以吸气式引擎为主要动力的高超音速飞行器。大体上,当下人类发展的吸气式高超音速武器又可分为两个大类:武器化和非武器化。

在武器化方面,可以被归纳到这一类的飞行器有俄罗斯的“锆石”系列导弹、美国的HAWC空射高超音速导弹等等。而在非武器化领域,有美国的X51A项目、Hyper-X项目、我国正在发展的腾云工程等从小到大的诸多飞行器项目。可以看出,这一类高超音速飞行器更贴近于飞航式导弹或者固定翼飞机。

但是,无论吸气式高超如何折腾,这类高超音速飞行器都注定和此次《金融时报》报道的高超音速飞行器无缘。因为他们统统都不能入轨。甚至连海平面上40公里的高度都难以触摸。要探明这次我国试射的东西到底为何物,必须要在火箭助推-滑翔高超这个大类里寻找。

X-51 图源:社交媒体

而火箭助推-滑翔高超则拥有着更加贴近传统弹道导弹的工作模式。它们由单级/多级,液体/固体火箭为发射载具,将一枚/多枚高超音速滑翔器投射到一个固定的高度和关机速度。这些滑翔器则可以在大气内维持高马赫数滑翔,同时还能凭借气动舵进行一定程度的快速俯仰/横向(2到4个G)机动,在大气层内转向/再入后,以滑翔/弹跳等弹道抵进目标。

这类高超音速飞行器相比吸气式更加偏重于武器化,典型的代表有在2019年国庆阅兵中亮相的东风-17、东风-26、东风-21C/D、朗云合威(LRHW)、美国空射高超武器ARRW、俄军洲际核打击滑翔体“先锋”等。

要注意的是,和一些网传的高超音速滑翔器一定是乘波体不同,实际上,现在所有在役的高超音速导弹,即便是东风-17也并没有采取真正意义上的乘波体布局,而是采取了可以适应更宽速域,容积更大的升力体布局或双锥布局。

传统的乘波体布局存在适应速域窄,容积差等问题,乘波体这个概念本身也并不和高超音速飞行器完全挂钩。高超音速飞行器如果要保证长时间高超音速滑翔,需要注重的是滑翔器构型在高速时的乘波能力,而非必须要采用乘波体布局。

从0开始设计一个乘波体 图源见水印

你们最喜欢的东-17,并不完全是乘波体构型 图源:社交媒体

在吸气式高超领域内,由于任务需求不同和研究方向差异,其气动布局和动力以及其他方面如通讯、热防护等又可以被分为林林总总的诸多小项。但总体来说,就目前而言,抛开不能军用化的液氢燃料,只采用有军用价值的碳氢燃料,吸气式高超以动力为基准,还是可以大略分为火箭助推-单一动力飞行器/组合动力飞行器两个类别。

火箭助推-单一动力飞行器多为导弹或类似试验器。如Hifire-8、X-43A等。这类飞行器一般由携带单一动力的巡航段,以及一个相较巡航段而言很大的助推器来为其巡航段动力启动提供初速。

如X-51A,其巡航段只有750kg,携带一台重360kg的超燃冲压发动机,只能提供最大500kg推力。但其助推段有1.2吨,比巡航器本身还大。这是因为一般而言,单一动力高超音速飞行器多采用超燃冲压作为其巡航段动力,而液体燃料超燃冲压对来流速度要求苛刻。

尽管碳氢燃料的超燃冲压可以在马赫3.0时就被点火,但是由于燃烧室内上游行波的存在,在来流速度不足马赫5之前,其发动机工作的当量比都不能达到1,否则发动机就会发生喘振。在这种情况下,助推器需要将巡航段推到马赫4或5才能保证巡航段动力能正常衔接。这也由不得助推器不造大了。

而这种飞行器的极速也受到其巡航段动力的钳制,碳氢燃料的超燃冲压在马赫8时已经基本丧失对来流的加热膨胀能力,而在飞行高度高于35千米时也难以获得足够的来流量来维持发动机正常工作。这种吸气式高超的飞行高度上限和极速在目前原理下都是很难继续突破的,其射程也由其燃烧室工作时间决定。

图源:中国空气动力研究与发展中心

10年前,X-51A的巡航段在飞行中工作时长为240秒,刷新了当时的超燃冲压工作时间的纪录。而在2020年,航天科工某所的超燃冲压项目也才刚刚突破了连续工作600秒的大关,距离将其直接用于洲际尺度上的弹药投送,还有很长的一段距离。

而组合动力飞行器则不同,相较于火箭助推-单一动力飞行器而言,其囊括的领域更广泛。组合动力飞行器不仅包括较小的导弹,还包括更大的飞行器。不过由于前文提到的燃料限制,只能使用液氢燃料的唐刀、佩刀、PATR发动机等组合动力暂时被我们排除在外。

就目前而言,研发进度最快的组合动力是TBCC(涡轮组合循环发动机)和TRRE(涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机),这两者都是以涡轮动力为低速动力,再并联/串联高速时使用的冲压动力(引射火箭)。其动力的工作极速和高度限制与我们之前提到的火箭助推-单一动力飞行器的巡航段相比并无什么变化,但是在速域上却有了巨大的拓展。由于并联了涡轮发动机,具备了0速启动能力,因此采用了组合动力的飞行器可以全须全尾地自主起降。这也是为什么组合动力可以配套更大飞行器的原因。

其科研目标,就是“腾云”工程 图源:观察者网

而其在军事上的应用,可以参考J-12总师陆孝彭院士的说法,以大型平台为目标,通过提升其搭载量,压低其航程,借助平台高速度增量的优势,将获得仅在本土起降投射弹药时还拥有远超其他同等吨位轰炸机的战略投送能力。

举个例子,出口型M20的重量为4吨,极限射程为800公里,关机速度为2300m/s。而高超音速平台本身能够提供给其的速度增量为2000m/s以上,可以直接把4吨弹的关机速度泵高到和东风-21一个水准。

再举个例子,东风-26携带1.8吨常规弹头时关机速度约为5500m/s,此时其弹道射程仅为约4000公里。然而如果有2000m/s以上的速度增量(DV)加持,东风-26的关机速度将跃升到7500m/s以上,甚至超过了东风-41的关机速度,可以把射程拔高到13000公里以上

而东风-41作为一种全重达到52吨的导弹,在12000km射程时投掷重量也仅有约1.5吨。东风-26在重量相当于东风-41一半不到的情况下,采用更加廉价的外壳和燃料,在以高超音速平台为基础,投掷更多的载荷同时,还能保证更远的射程。

如果将东风-26作为仅以冲高为目的设计的高超音速搭载平台来看,其载荷比也可以达到一个令人瞠目结舌的地步。以腾云空天飞机为例,作为一种典型的冲高空天飞行器,在其一级高超音速平台仅为120吨的情况下,可以将超过50吨的二级以马赫7的速度投掷,这个数字是非常惊人的,代表其军用化潜力巨大。

东-41导弹 图源:社交媒体

但军用化潜力巨大,并不代表火箭助推-滑翔高超的打击模式,和英国《金融时报》报道的那种复杂入轨打击模式相仿。为了了解这点,首先,让我们先把视线聚焦在现代化远程导弹的打击模式身上。

作为一款两级动力的固体燃料高超音速导弹,东风-26毫无疑问是把搭载的高超音速弹头种类和性能开发到极致的导弹。当下,国内外互联网上对我军远程打击的主力武器——东风-26的打击方式其实有较为广泛的误解。东风-26并非是什么决战兵器,一发导弹过去糜烂一个航母战斗群。但也不是莽夫硬上,几十发导弹堆叠在一起攻击一个目标。

当代装备东风-26的远程导弹旅有一套必须基于高超音速弹头才能实现的作战体系。在探明敌方目标位置时,远程导弹旅可以利用强敌的空天防御漏洞,在敌方防空导弹射高之上(强敌装备的“标准”系列大型舰空导弹因为在30公里以上气动舵控制力下降,也就是不像高超音速飞行器一样具备足够维持机动的气动控制力,因此射高被限制在30公里以内),以及敌方的反导导弹射程之下。由于东-26采用的是再入滑翔弹道,相比传统弹道导弹可以在末端节省大量的速度,因此在打击敌方目标时,还能在保证机动的情况下维持极高的末端速度,一般为8-10马赫(在地音速),对敌目标进行打击。

远程导弹部队当下一般在一个方向会部署36到72个发射架 图源:军事报道

可以看出,东-26的不同弹种,这些非常有力的“花活”都必须基于高超音速弹头才能实现。其对弹道导弹技术的促进是成体系的,带来的是战力方面整体的跃升。

另一个例子则是我军新型战略轰炸机(特别新那种)携带的空射高超音速导弹(为了方便,暂时命名为空地114,这个型号为脱敏数字)。这种由新型战略轰炸机携带,弹径仅为1米的两级固体燃料高超音速导弹,虽然在弹体结构和弹头气动外形上和东风-26大差不差,但是其在作战定位上却和东风-26全然不同,当然,工作模式也和东风-26大相径庭。

作为一款负责对阿拉斯加反导基地进行打击的核导弹,KD114所要达成的需求是保证自身不被拦截的情况下尽快拔除敌人的反导基地,确保己方二次核反击力量的安全。在这种敌人坐标固定,打击的时间窗口狭窄的情况下,KD114不会采用东风-26那样的再入-弹跳弹道,也不会让弹头消耗大量速度在盘旋机动上,而是采用全程大气层内滑翔弹道,不仅可以避免在外太空被中段拦截所造成的困扰,还能确保以尽可能快的速度击中敌方目标。

新型战略轰炸机,是轰6,而且还挺重要的 图源:社交媒体

最后一个我想举的例子是AGM-183A。作为在砍了一刀后只剩下2吨的高超音速导弹,AGM183A的核心宗旨只剩下了射程和重量。其自重可以让其被F15E/EX/F35挂载,在我国防区外发射,对我国脆弱目标(露天机场,薄机库,指挥中心,雷达站)等进行点对点打击。和前面两种导弹又不同,AGM183A充分利用了HGV难以被中段拦截以及可以增加射程的特性,并且将射程推到了极致,以至于AGM183A最后尽管只有50KG的战斗部,但射程依然保持在1000公里以上,可以让其载具平台安然无恙地发射后拍拍屁股走人。

通过上述三个例子,我们可以看到,火箭助推-滑翔高超由于战术战略需求的不同而着重于不同的侧重点。战术级别的小高超特化了射程和通用性,不仅是AGM183A会这样做,我们的下一代舰载反舰高超音速导弹也会如此。

战略级别的对面打击高超则有条件充分利用自己的优势,在对抗敌人复杂系统的情况下找到漏洞并做出最优解。而战略级别的核打击高超,则需要快速的反应速度,极高的战备率,以及较短的打击时间而这三点,都是《金融时报》宣传的那枚“入轨环球航行”高超音速飞行器所不具备的

作为一种可以入轨的高超音速飞行器,首先最大的一个问题就是载荷比。想要进入300km圆轨,需要的速度相比12000公里射程的洲际弹道导弹,一点都不比12000公里射程的ICBM和东风-26的差距小。更大的速度增量需求意味着更少的可用载荷,这对于在载荷重量分配上“寸土寸金”的洲际核打击载具而言,是非常致命的事情。

第二个问题就是反应速度,高超音速飞行器在近地轨道(LEO)上绕圈,其本身若以阿拉斯加为打击目标,则很难在飞掠地球另一面时及时赶到。若以美国本土为打击目标,其打击效果又不如陆基的洲际弹道导弹。

第三,它自身由于在太空外飞掠,还要受到敌人中段反导和反卫星导弹的威胁,生存性也不如半程以上都在大气层内滑翔的高超音速滑翔器。

综上,8月试射的秘密载荷,无论其试验科目是什么,都不应该是美国人所指责的核投掷载具。虽然我国会发展与国力相匹配的战略能力,但对于美国妄图“空间军事化”的“贼喊捉贼”炒作,我们一定要擦亮双眼,警惕美国人给我们戴帽子,希望我的文章对大家分辨此事有所帮助。

本文系观察者网独家稿件,文章内容纯属作者个人观点,不代表平台观点,未经授权,不得转载,否则将追究法律责任。关注观察者网微信guanchacn,每日阅读趣味文章。

责任编辑:王世纯
东26 东17 高超音速武器
观察者APP,更好阅读体验

作者最近文章

10月19日 08:12

“环球高超”没有核实战能力,别附和美媒炒作

风闻24小时最热

网友推荐最新闻

“修昔底德陷阱”提出者:中美关系,可以学学苹果和三星

回怼印度,巴陆军参谋长一上任就视察克什米尔

“欧盟更受俄乌冲突之苦,美国却只顾自己经济利益”

江泽民同志追悼大会举行 全体默哀

习近平等党和国家领导同志到医院为江泽民同志送别并护送遗体到八宝山火化

江泽民伟大光辉的一生

江泽民同志遗体由专机敬移北京 习近平等党和国家领导同志到机场迎灵

江泽民同志逝世,北京天安门下半旗志哀