專家:乘波體高超音速武器能“侧滑” 难以拦截

專家:乘波體高超音速武器能“侧滑” 难以拦截

星空-2號飛行器在西北某靶場緩緩升空

  【环球时报8月6日报道 特约记者 李强 本报记者 刘扬】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,该院于当日完成“国内第一乘波体”的飞行试验。消息引发广泛关注,有不少人对“乘波体”是一种什么样的飞行器充满好奇?它和传统高超音速飞行器相比有什么优势?该技术应用前景又如何呢?

  “國內第一乘波體”完成試射

  中國航天空氣動力技術研究院的消息稱,該院研制的“星空-2”火箭于3日6時41分發射升空,經過近10分鍾飛行,火箭完成主動段轉彎、抛罩/級間分離、試飛器釋放自主飛行、彈道大機動轉彎等動作,按預定彈道進入落區。試飛器飛行可控、科學數據有效,完整回收,標志著“星空-2”飛行試驗圓滿成功。該系統利用航天科工四院火箭助推系統,今日日本人妻系列,將之投送到預定高度,並分離自主飛行,今天日本人妻系列,實現高度30公裏、馬赫數5.5-6飛行窗口自主飛行400秒以上。

  一位不願透露姓名的中國專家對《環球時報》記者表示,乘波體是目前國際上高超音速飛行器研制領域的一個重點發展方向。高超音速飛行器是指能在5倍音速以上穩定飛行的飛行器。目前,最常見的形式是所謂的旋成體。也就是在三維空間中,由旋轉曲面與底截面圍成的物體。彈道導彈的錐形彈頭、飛船的返回艙多爲旋成體,包括俄羅斯的“匕首”高超音速導彈,都屬于這一類型。第二種爲翼身融合體,布局類似飛機布局,帶有機翼,比如美國計劃中的SR-72高超音速偵察機以及前段時間美國波音公司公布的高超音速客機概念。這類布局適合采用吸氣式發動機或組合式發動機,通常適合在30公裏左右以及7馬赫以下速度飛行。

  第三種形式就是中國這次試射主角采用的升力體。主要利用機身的氣動外形産生一定升力,升阻比在0.5到1.3之間,性能介于彈道式飛行器和有翼飛行器之間,並具有兩者的長處,氣動力載荷比較低,結構質量中等,主要用于重返大氣層的航天器設計。乘波體使用的速度範圍比較廣泛,在5-23馬赫都具有較高的結構強度、機動性和升阻比。從外形上看,乘波體看上去比較扁平。

  美俄對乘波體研究很超前

  目前乘波体已成为世界各国高超音速飞行器研究的重点领域。美国在这方面投入最多,成果也最丰富,并进行了工程化日本人妻系列的试验。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。该飞行器共进行了4次试验。采用固体助推器加超燃冲压发动机的动力方式,动力飞行段采用气动一体化设计,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。近年,美澳联合开发的“高超音速国际飞行研究试验计划”HiFIRE項目,也在重点研究乘波体。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。

  專家認爲,俄羅斯在高超音速飛行器方面也有著深厚積澱。俄羅斯總統普京之前在年度國情咨文中首次披露的“先鋒”高超音速助推滑翔導彈。其滑翔體疑似采用乘波體設計。

  “乘波體”距武器化有多遠?

  據專家介紹,相比傳統旋成體飛行器,乘波體如果實現武器化,將具有很大優點。采用助推滑翔方式的乘波體,在相同的釋放高度和速度下,其縱向和側向滑翔距離都遠超傳統旋成體彈頭。特別是側向滑行能力很強,可實現大範圍側向機動,實施“變射面”打擊,加之飛行的彈道低,敵方預警系統更難以預測其飛行軌迹。而在射程相同的情況下,更難以攔截。

  目前來看,乘波體的氣動設計和飛行控制要比傳統旋成體飛行器更複雜一些,這也導致目前乘波體的高超音速飛行器的實用化和武器化具有一定困難。美國空軍的HTV-2兩次試射均失敗告終。而美國陸軍的“先進高超音速武器”(AHW)項目降低了指標,2011年11月的首次試射便命中了3700公裏外的目標,第二次試射雖然失敗,但主要問題出在了助推級上。它的成功和使用了較爲傳統的旋成體設計的高超音速滑翔體不無關系。另外,目前的乘波體高超音速飛行器的體積利用率似乎不如旋成體飛行器,這也給武器化帶來一定困難。總體來看,目前各國對乘波體高超音速飛行器的研究,仍處于原理和工程試驗階段,尚未完全形成武器化。按照中國航天空氣動力技術研究院公布的消息,“星空-2”飛行試驗任務是在集團公司支持下開展的創新研發項目。▲

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