【超高音速导弹：速度决定一切】 导弹速度是几倍音速
时间：2020-02-20 09:04:08 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
你还没看到导弹,导弹就已经取了你的项上头颅。 战斗机和导弹等空中飞行器在常规战争和国家战略威慑当中都扮演着十分重要的角色。从这两种武器的发展来看,快、准、狠这三大目标始终是设计师们努力完善的方向。在不久前举行的莫斯科航站上,俄罗斯公司提到了超高音速导弹的设计和制造,这让人们开始聚焦飞行器的“快”这个指标上。自1947年美国X-1验证机飞出超音速之后,速度最快的成型飞机――美国“黑鸟”SR-71――的速度也就是3.5倍音速。而目前速度最快的导弹(洲际导弹除外)――印度“布拉莫斯”巡航导弹达到了5倍音速。如何进一步给飞行武器“提速”进而达到超高音速呢?科学家们将目光落在了冲压发动机身上,且纷纷预言,以冲压发动机为新动力源的超高音速武器将成为军事科技新的竞争平台。美俄在这一平台上的最新发展尤其引人注目。
冲压发动机:冲破速度瓶颈
所谓超高音速,按照国际公认的标准,指的是超过5倍音速的移动速度。单纯从速度上讲,此类导弹早已存在,比如弹道导弹在末端阶段的速度可达7马赫(7倍音速),而洲际导弹的速度则因运行轨迹的不同可以达到20马赫。苏联1988年装备部队的X-15巡航导弹达到了5倍音速,但它受动力系统限制,其速度没有进一步升级的空间,从而得不到专家们的青睐。
即使目前最快的飞机SR-71“黑鸟”也从来没有在低空中进行3.5马赫速度的飞行。而曾经创下6.72马赫飞行速度记录的试验飞机――美国X-15的飞行高度也从未低于5万米。可以这样说,不借助稀薄空气的环境并且不抛弃现有的动力设备,在低空中创造超高音速飞行速度简直就是一个神话。首先,现有动力系统无法支撑此类飞行速度,所以苏联X-15巡航导弹的5马赫记录被专家称为极限。其次,当飞行器以超高音速飞行时,流经飞行器表面的空气粒子会发生物理和化学性质上的变化,其温度、密度和压力都会发生变化。要克服这些变化需要飞机或导弹设计上的新思路。
于是,可以将进入发动机的迎面气流的动能变成压力能的冲压发动机成了导弹和飞机设计师们的新宠。冲压发动机被称为继活塞发动机和涡轮发动机之后将在动力系统领域带来革命性发展的新型发动机。这种发动机可以利用迎面而来的空气,如果飞行器以3马赫速度前进,那么空气进入这种发动机后,理论上其压力将被扩大到原先的37倍。气压和温度升高后,燃料在进入空气携带的氧气中燃烧,然后向后喷射产生推力。
这种发动机的优点十分明显,首先,其速度足够快,不仅对方的防空导弹或者反导系统无法做出有效防御,而且留给敌人的反应时间十分短。其次,它的重量轻,造价小。当然,它还有一个缺点,那就是它必须在飞行器达到了一定速度后才可以启动,因为那样空气才可以以较高速度进入发动机中。所以,它往往同普通发动机混合使用。
而随着冲压发动机的使用,新的材质也被用到导弹和飞机的制造上。随着美俄各种装备冲压发动机的导弹和飞机不断问世,两国在这一新领域展开了又一轮竞争。当然,双方的竞争目前仅限于导弹,相比之下,超高音速飞机距离我们更加遥远。
短暂沉寂 俄罗斯后来居上
在不久前举行的莫斯科航展上,一直致力于超高音速导弹研制的“俄罗斯战术导弹武器公司”总经理鲍里斯・奥布诺索夫称,俄罗斯即将拥有自己的超高音速战术导弹。他表示俄已经拥有了这种导弹的半成品,除此以外,他没有透露俄制超高音速导弹的任何细节。但是他的这番表态已经说明,苏联在超高速空中武器方面的努力并没有在俄罗斯手中被中止。
人类首个专门进行超高音速飞行器的实验室于1980年在苏联建成,项目名称为“寒冷”,S-200导弹成了当时主要的实验对象。1991年,超高音速导弹进行了首次试验,当时达到了6.49马赫的速度。在此之前,由于冲压发动机必须和普通发动机同时使用,所以常常出现它们无法重复使用的问题。但在此次试验中,设计师们的新思路取得了成功,冲压发动机可以反复使用了,这是其发展中的重要里程碑。
1997年,俄“彩虹”设计局在莫斯科航展上推出了X-90导弹。其射程达到3000公里,可携带两个弹头,使用的同样是冲压发动机。不过后来官方披露的消息称,由于与美国签署了《削减战略武器条约》,该导弹的研制在美国的要求下于1992年停止了,1997年的展出是该导弹“迟来的亮相”。
2004年的莫斯科航展上,在“寒冷-2”项目框架下设计的多型冲压发动机导弹与世人见面,而且这些导弹都可以挂载在图-95轰炸机上使用。据介绍,它们的速度均达到了5马赫。不过在此之后,有关俄罗斯超高音速导弹的研究就从俄罗斯官方言论中消失了,直到今年的莫斯科航展上这个话题被再次提起。
单纯从超高音速飞行器的技术水平来说,美俄两国旗鼓相当,但美国在这一领域的发展战略要比俄罗斯更全面,包括了导弹、空天飞机和战略轰炸机等多个方面。
20世纪80年代中期,为配合“星球大战”计划,美国制定了“国家空天飞机计划”。当时美国总统里根曾提出要在20世纪末研制出马赫数达25的“东方快车”,于是X-30项目应运而生,冲压发动机则是其灵魂。经过巨额的投入和长时间的等待,X-30最终夭折,但这一计划使美国初步掌握了马赫数小于8的冲压发动机设计技术。
1996年美国又提出了研制“快鹰”超高音速巡航导弹计划。该计划进展顺利,美国军方便进一步提出研制一种巡航马赫数7、航程1100公里、战斗部可以侵彻5～11米混凝土的巡航导弹。计划中的可能发射平台包括F/A-18F/F、联合攻击战斗机、F-22、F-16、F-15E、B-52、B-1和B-2等。
于是,一种被称为“乘波者”的新型导弹出现在了五角大楼高层领导的办公桌上,代号X-51。这种号称可以在一小时内炸遍世界任何一个角落的导弹将拥有5马赫的飞行速度。值得一提的是,该导弹的相关技术已经被用来研制超高音速飞机,且该机代号同为X-51。看来,美国人不光追求炸遍全球,还希望可以实现“瞬间移动”。
千里杀一人,万里不留行
从以上情况来看,超高音速导弹的问世将不会是太远的事情。有专家指出,一般国家部署的战略导弹完成发射和升空飞行的时间为8分钟,而超高音速导弹的速度一般为5~7马赫,也就是说对于许多国家来说,敌人掌握的导弹都将在自己的导弹尚未升空时就飞到自己的头顶。而且,无论美国还是俄罗斯所拥有的反导系统都是针对弹道导弹而研制的,无论从速度还是飞行轨迹上,现有导弹都很难完成对超高音速导弹的拦截。可以说,未来战争中,如果超高音速导弹被大面积部署,那么将很可能出现“无盾拦快矛”的局面。如果这样,那么真可以说是速度决定一切了。
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