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版主:黑木崖
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環球高超音速武器沒有核實戰能力 無需附和美媒炒作 zt
送交者:  2021年10月23日15:36:27 於 [世界軍事論壇] 發送悄悄話

環球高超音速武器沒有核實戰能力 無需附和美媒炒作

2021年10月23日 16:15 觀察者網



  英國《金融時報》網站10月16日獨家整了一個大新聞,中國在8月份試射了一枚高超音速武器。在推特上,西方媒體和“專家”們進一步分析稱,這種高超音速滑翔飛行器由一枚長征2C型火箭秘密發射入軌。但和以往不同的是,這枚導彈先是進入軌道以後進行“環繞地球”飛行,隨後再重返大氣層進行“高超音速滑翔”,不過最終戰鬥部落在距標靶二十餘英里(約合30多公里)處。

  對於這一次試驗,《金融時報》直接稱美國“驚呼不可戰勝”,一些美國官員聲稱美國方面對此大感驚訝,並且震驚於中國在高超音速領域上再一次超過他們。當然,西方人自有其狡計,在能誤導我們的地方從不吝嗇於給我們在暗中扣帽子。

  比如在這篇報道里,他們赤裸裸地以讚揚和恐懼作為表象,在背後遮遮掩掩地指責我們正在發展的高超音速滑翔器“是一種全新的核投擲載具”,這種指責是荒謬且毫無道理可言的。但就是這樣明褒暗貶,不陰不陽的結論,依然在我國的輿論環境中贏得了大量的附和。

  自然,祖國取得的成就我們應該感到自豪,但不應該跟着西方的不壞好意的惡意報道人云亦云,我們一定也要比大洋彼岸的國家更加了解我們當前高超音速項目的發展水平。筆者在這裡作一個拋磚引玉的簡述,希望能幫助大家對我國高超音速飛行器發展現狀有一個基本的了解。

  不要學美國人,四處散布“中強美弱”“大美要完”等情緒 圖源:推特

  我國的高超音速飛行器到底是怎麼樣的?它們分幾種?高超音速武器又是如何發展的?

  首先,在談論高超音速飛行器前,我們需要對其本身有一個較為準確的定義。就目前而言,高超音速飛行器可以被概括為“一種巡航速度在馬赫5以上時,在大氣層內憑藉氣動控制力仍舊保有長時機動能力,並且可以長時滑翔的航空航天器”。而在這個框架之下,又可以主要分為吸氣式和火箭助推-滑翔兩個大類。

  吸氣式高超,顧名思義,就是以吸氣式引擎為主要動力的高超音速飛行器。大體上,當下人類發展的吸氣式高超音速武器又可分為兩個大類:武器化和非武器化。

  在武器化方面,可以被歸納到這一類的飛行器有俄羅斯的“鋯石”系列導彈、美國的HAWC空射高超音速導彈等等。而在非武器化領域,有美國的X51A項目、Hyper-X項目、我國正在發展的騰雲工程等從小到大的諸多飛行器項目。可以看出,這一類高超音速飛行器更貼近於飛航式導彈或者固定翼飛機。

  但是,無論吸氣式高超如何折騰,這類高超音速飛行器都註定和此次《金融時報》報道的高超音速飛行器無緣。因為他們統統都不能入軌。甚至連海平面上40公里的高度都難以觸摸。要探明這次我國試射的東西到底為何物,必須要在火箭助推-滑翔高超這個大類里尋找。

  X-51 圖源:社交媒體

  而火箭助推-滑翔高超則擁有着更加貼近傳統彈道導彈的工作模式。它們由單級/多級,液體/固體火箭為發射載具,將一枚/多枚高超音速滑翔器投射到一個固定的高度和關機速度。這些滑翔器則可以在大氣內維持高馬赫數滑翔,同時還能憑藉氣動舵進行一定程度的快速俯仰/橫向(2到4個G)機動,在大氣層內轉向/再入後,以滑翔/彈跳等彈道抵進目標。

  這類高超音速飛行器相比吸氣式更加偏重於武器化,典型的代表有在2019年國慶閱兵中亮相的東風-17、東風-26、東風-21C/D、朗雲合威(LRHW)、美國空射高超武器ARRW、俄軍洲際核打擊滑翔體“先鋒”等。

  要注意的是,和一些網傳的高超音速滑翔器一定是乘波體不同,實際上,現在所有在役的高超音速導彈,即便是東風-17也並沒有採取真正意義上的乘波體布局,而是採取了可以適應更寬速域,容積更大的升力體布局或雙錐布局。

  傳統的乘波體布局存在適應速域窄,容積差等問題,乘波體這個概念本身也並不和高超音速飛行器完全掛鈎。高超音速飛行器如果要保證長時間高超音速滑翔,需要注重的是滑翔器構型在高速時的乘波能力,而非必須要採用乘波體布局。

  從0開始設計一個乘波體 圖源見水印

  你們最喜歡的東-17,並不完全是乘波體構型 圖源:社交媒體

  在吸氣式高超領域內,由於任務需求不同和研究方向差異,其氣動布局和動力以及其他方面如通訊、熱防護等又可以被分為林林總總的諸多小項。但總體來說,就目前而言,拋開不能軍用化的液氫燃料,只採用有軍用價值的碳氫燃料,吸氣式高超以動力為基準,還是可以大略分為火箭助推-單一動力飛行器/組合動力飛行器兩個類別。

  火箭助推-單一動力飛行器多為導彈或類似試驗器。如Hifire-8、X-43A等。這類飛行器一般由攜帶單一動力的巡航段,以及一個相較巡航段而言很大的助推器來為其巡航段動力啟動提供初速。

  如X-51A,其巡航段只有750kg,攜帶一台重360kg的超燃衝壓發動機,只能提供最大500kg推力。但其助推段有1.2噸,比巡航器本身還大。這是因為一般而言,單一動力高超音速飛行器多採用超燃衝壓作為其巡航段動力,而液體燃料超燃衝壓對來流速度要求苛刻。

  儘管碳氫燃料的超燃衝壓可以在馬赫3.0時就被點火,但是由於燃燒室內上遊行波的存在,在來流速度不足馬赫5之前,其發動機工作的當量比都不能達到1,否則發動機就會發生喘振。在這種情況下,助推器需要將巡航段推到馬赫4或5才能保證巡航段動力能正常銜接。這也由不得助推器不造大了。

  而這種飛行器的極速也受到其巡航段動力的鉗制,碳氫燃料的超燃衝壓在馬赫8時已經基本喪失對來流的加熱膨脹能力,而在飛行高度高於35千米時也難以獲得足夠的來流量來維持發動機正常工作。這種吸氣式高超的飛行高度上限和極速在目前原理下都是很難繼續突破的,其射程也由其燃燒室工作時間決定。

  圖源:中國空氣動力研究與發展中心

  10年前,X-51A的巡航段在飛行中工作時長為240秒,刷新了當時的超燃衝壓工作時間的紀錄。而在2020年,航天科工某所的超燃衝壓項目也才剛剛突破了連續工作600秒的大關,距離將其直接用於洲際尺度上的彈藥投送,還有很長的一段距離。

  而組合動力飛行器則不同,相較於火箭助推-單一動力飛行器而言,其囊括的領域更廣泛。組合動力飛行器不僅包括較小的導彈,還包括更大的飛行器。不過由於前文提到的燃料限制,只能使用液氫燃料的唐刀、佩刀、PATR發動機等組合動力暫時被我們排除在外。

  就目前而言,研發進度最快的組合動力是TBCC(渦輪組合循環發動機)和TRRE(渦輪輔助火箭增強衝壓組合循環發動機),這兩者都是以渦輪動力為低速動力,再並聯/串聯高速時使用的衝壓動力(引射火箭)。其動力的工作極速和高度限制與我們之前提到的火箭助推-單一動力飛行器的巡航段相比並無什麼變化,但是在速域上卻有了巨大的拓展。由於並聯了渦輪發動機,具備了0速啟動能力,因此採用了組合動力的飛行器可以全須全尾地自主起降。這也是為什麼組合動力可以配套更大飛行器的原因。

  其科研目標,就是“騰雲”工程 圖源:觀察者網

  而其在軍事上的應用,可以參考J-12總師陸孝彭院士的說法,以大型平台為目標,通過提升其搭載量,壓低其航程,藉助平台高速度增量的優勢,將獲得僅在本土起降投射彈藥時還擁有遠超其他同等噸位轟炸機的戰略投送能力。

  舉個例子,出口型M20的重量為4噸,極限射程為800公里,關機速度為2300m/s。而高超音速平台本身能夠提供給其的速度增量為2000m/s以上,可以直接把4噸彈的關機速度泵高到和東風-21一個水準。

  再舉個例子,東風-26攜帶1.8噸常規彈頭時關機速度約為5500m/s,此時其彈道射程僅為約4000公里。然而如果有2000m/s以上的速度增量(DV)加持,東風-26的關機速度將躍升到7500m/s以上,甚至超過了東風-41的關機速度,可以把射程拔高到13000公里以上

  而東風-41作為一種全重達到52噸的導彈,在12000km射程時投擲重量也僅有約1.5噸。東風-26在重量相當於東風-41一半不到的情況下,採用更加廉價的外殼和燃料,在以高超音速平台為基礎,投擲更多的載荷同時,還能保證更遠的射程。

  如果將東風-26作為僅以沖高為目的設計的高超音速搭載平台來看,其載荷比也可以達到一個令人瞠目結舌的地步。以騰雲空天飛機為例,作為一種典型的沖高空天飛行器,在其一級高超音速平台僅為120噸的情況下,可以將超過50噸的二級以馬赫7的速度投擲,這個數字是非常驚人的,代表其軍用化潛力巨大。

  東-41導彈 圖源:社交媒體

  但軍用化潛力巨大,並不代表火箭助推-滑翔高超的打擊模式,和英國《金融時報》報道的那種複雜入軌打擊模式相仿。為了了解這點,首先,讓我們先把視線聚焦在現代化遠程導彈的打擊模式身上。

  作為一款兩級動力的固體燃料高超音速導彈,東風-26毫無疑問是把搭載的高超音速彈頭種類和性能開發到極致的導彈。當下,國內外互聯網上對我軍遠程打擊的主力武器——東風-26的打擊方式其實有較為廣泛的誤解。東風-26並非是什麼決戰兵器,一發導彈過去糜爛一個航母戰鬥群。但也不是莽夫硬上,幾十發導彈堆疊在一起攻擊一個目標。

  當代裝備東風-26的遠程導彈旅有一套必須基於高超音速彈頭才能實現的作戰體系。在探明敵方目標位置時,遠程導彈旅可以利用強敵的空天防禦漏洞,在敵方防空導彈射高之上(強敵裝備的“標準”系列大型艦空導彈因為在30公里以上氣動舵控制力下降,也就是不像高超音速飛行器一樣具備足夠維持機動的氣動控制力,因此射高被限制在30公里以內),以及敵方的反導導彈射程之下。由於東-26採用的是再入滑翔彈道,相比傳統彈道導彈可以在末端節省大量的速度,因此在打擊敵方目標時,還能在保證機動的情況下維持極高的末端速度,一般為8-10馬赫(在地音速),對敵目標進行打擊。

  遠程導彈部隊當下一般在一個方向會部署36到72個發射架 圖源:軍事報道

  可以看出,東-26的不同彈種,這些非常有力的“花活”都必須基於高超音速彈頭才能實現。其對彈道導彈技術的促進是成體系的,帶來的是戰力方面整體的躍升。

  另一個例子則是我軍新型戰略轟炸機(特別新那種)攜帶的空射高超音速導彈(為了方便,暫時命名為空地114,這個型號為脫敏數字)。這種由新型戰略轟炸機攜帶,彈徑僅為1米的兩級固體燃料高超音速導彈,雖然在彈體結構和彈頭氣動外形上和東風-26大差不差,但是其在作戰定位上卻和東風-26全然不同,當然,工作模式也和東風-26大相徑庭。

  作為一款負責對阿拉斯加反導基地進行打擊的核導彈,KD114所要達成的需求是保證自身不被攔截的情況下儘快拔除敵人的反導基地,確保己方二次核反擊力量的安全。在這種敵人坐標固定,打擊的時間窗口狹窄的情況下,KD114不會採用東風-26那樣的再入-彈跳彈道,也不會讓彈頭消耗大量速度在盤旋機動上,而是採用全程大氣層內滑翔彈道,不僅可以避免在外太空被中段攔截所造成的困擾,還能確保以儘可能快的速度擊中敵方目標。

  新型戰略轟炸機,是轟6,而且還挺重要的 圖源:社交媒體

  最後一個我想舉的例子是AGM-183A。作為在砍了一刀後只剩下2噸的高超音速導彈,AGM183A的核心宗旨只剩下了射程和重量。其自重可以讓其被F15E/EX/F35掛載,在我國防區外發射,對我國脆弱目標(露天機場,薄機庫,指揮中心,雷達站)等進行點對點打擊。和前面兩種導彈又不同,AGM183A充分利用了HGV難以被中段攔截以及可以增加射程的特性,並且將射程推到了極致,以至於AGM183A最後儘管只有50KG的戰鬥部,但射程依然保持在1000公里以上,可以讓其載具平台安然無恙地發射後拍拍屁股走人。

  通過上述三個例子,我們可以看到,火箭助推-滑翔高超由於戰術戰略需求的不同而着重於不同的側重點。戰術級別的小高超特化了射程和通用性,不僅是AGM183A會這樣做,我們的下一代艦載反艦高超音速導彈也會如此。

  戰略級別的對面打擊高超則有條件充分利用自己的優勢,在對抗敵人複雜系統的情況下找到漏洞並做出最優解。而戰略級別的核打擊高超,則需要快速的反應速度,極高的戰備率,以及較短的打擊時間而這三點,都是《金融時報》宣傳的那枚“入軌環球航行”高超音速飛行器所不具備的

  作為一種可以入軌的高超音速飛行器,首先最大的一個問題就是載荷比。想要進入300km圓軌,需要的速度相比12000公里射程的洲際彈道導彈,一點都不比12000公里射程的ICBM和東風-26的差距小。更大的速度增量需求意味着更少的可用載荷,這對於在載荷重量分配上“寸土寸金”的洲際核打擊載具而言,是非常致命的事情。

  第二個問題就是反應速度,高超音速飛行器在近地軌道(LEO)上繞圈,其本身若以阿拉斯加為打擊目標,則很難在飛掠地球另一面時及時趕到。若以美國本土為打擊目標,其打擊效果又不如陸基的洲際彈道導彈。

  第三,它自身由於在太空外飛掠,還要受到敵人中段反導和反衛星導彈的威脅,生存性也不如半程以上都在大氣層內滑翔的高超音速滑翔器。

  綜上,8月試射的秘密載荷,無論其試驗科目是什麼,都不應該是美國人所指責的核投擲載具。雖然我國會發展與國力相匹配的戰略能力,但對於美國妄圖“空間軍事化”的“賊喊捉賊”炒作,我們一定要擦亮雙眼,警惕美國人給我們戴帽子,希望我的文章對大家分辨此事有所幫助。



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