今天俄罗斯电视台网站征引俄罗斯国防部长谢尔盖·绍伊古的话报导称,在乌克兰抵触期间,俄罗斯戎行成功发射了3枚“匕首”高明声速导弹。
绍伊古8月21日对俄罗斯电视一台说:“在对(乌克兰)的特别军事行动期间,咱们曾三次运用这款导弹。它三次均展现出杰出功用,这些功用是国际上其他相似导弹所不具有的。”
俄罗斯总统普京也高度评价本国的高明声速导弹展开水平。据美联社报导,普京曾在与高档军官举办的一次谈判上说:“现在咱们正处于前所未有的一个阶段,其他国家正在尽力追逐咱们。现在国际上没有一个国家具有高明声速兵器,更别说是具有洲际射程的高明声速兵器。”
与之比较,美国的高明声速导弹研制好像就不那么达观了。2018年2月,美国太平洋司令部前司令哈里斯标明:“美国的高明声速技能落后了”。不过,在未来几年内,美国仍要出产数千枚高明声速导弹,并完成大规划布置。
那么,美俄的高明声速导弹研制到底是什么情况?
文 |苏世伟 上海国防教育学院
修改|蒲海燕 眺望智库
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什么是“靠谱的高明声速导弹”?
2022年3月18日,俄罗斯国防部称,俄军初次在乌克兰运用了高明声速导弹——“匕首”高明声速导弹(全称Kh-47M2 Kinzhal)摧毁了伊万诺-弗兰科夫斯克区域的一个贮藏乌克兰导弹和航空弹药的地下仓库。
有工程界人士提出质疑,俄罗斯将此举标榜为人类初次“高明声速兵器实战”,宣扬含义远远大于实际含义,由于“匕首”不是严厉含义上的高明声速导弹,没有在大气边际飞翔的才能。
具有两个中心才能,才称得上高明声速兵器:至少以5马赫的速度飞翔,在大气层中至少飞翔一半的射程。
实际上,超越5马赫便是超声速、超越5倍声速的导弹便是高明声速导弹,这样了解高明声速导弹并不精确。许多弹道导弹都能到达这个速度,不光美俄减少的部分中程导弹能到达,洲际弹道导弹的结尾速度都高达25马赫了。明显,到达5倍声速是高明声速导弹的必要条件,不是充分条件,高明声速导弹并不限定于速度快的导弹。
带着“匕首”高明声速导弹的米格-31战机。
就当今的反导技能而言,导弹速度到达3公里/秒就难有兵器体系能够对其进行有用阻拦,因而,远超5马赫的更快速度是高明声速导弹的必定寻求。
高明声速导弹除了有清晰的速度要求,还要具有在大气内和大气边际灵活机动的才能。
为简化高明声速导弹的分类,从飞翔办法上界定,高明声速导弹可分为两类:一类是“滑翔弹”(HGV),即高明声速滑翔器;别的一类是“冲压导弹”(HCM),即高明声速巡航导弹。
“滑翔弹”(HGV)一般用火箭作为动力送到大气层外或边际开释,滑翔弹凭仗助推力供给的惯性,让气流流过弹体发生升力甚至激波来飞翔并做出滑翔机动,自动躲避或许的阻拦。
“冲压导弹”(HCM)与传统的巡航导弹相似,依托超声速焚烧冲压发动机作为动力,飞翔速度更快,但躲避才能远不如“滑翔弹”(HGV)。并且HCM具有巡航导弹的各种优势,能够下降飞翔高度进入地上的雷达盲区,运用地上杂波又能搅扰对空雷达,维护HCM不被发现。
俄罗斯声称对乌克兰运用了“匕首”高明声速导弹,可是依据视频和相片能够看出,Kh-47M2 Kinzhal并没有任何进气口,因而并不满意5马赫以上的速度要求,弹头也采纳传统圆锥体弹头,没有弹翼,阐明该类型短程战术弹道导弹并不具有大气边际飞翔的才能。没有弹翼的圆锥体弹头说是“机动再入载具”都很勉强,更别提滑翔弹的大范围机动了。
暗斗时期具有“机动再入载具”才能的美国“潘兴”II中程弹道导弹,弹头在再入大气后拉起,自动雷达开机对地上进行扫描,控制弹翼进行机动寻觅方针。但“潘兴”II并不能被称为高明声速导弹,Kh-47M2 Kinzhal更该是盛名难副。
如此,高明声速导弹的界说就简化为:选用冲压引擎在大气内飞翔速度超越5马赫的巡航导弹,或具有大气内和大气边际机动飞翔才能的滑翔导弹。
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美国的高明声速兵器差在哪儿?
百年来,美国一向是国际兵器研制的抢先者。不过,在高明声速导弹方面,美国百辞莫辩,喜忧参半。早在1950年美国就开端研制高明声速兵器,其时,由于遭到技能约束,加之需求也不急切,便逐步阻滞下来,转而专心其他兵器的研制,因而高明声速兵器的研讨相对缓慢。
1950年代美苏都具有核兵器之后,两国开端研讨反导体系。其时苏联的R-12中程弹道导弹(SS-4“凉鞋”)最大飞翔速度达4公里/1秒,而美国的A体系V-1000阻拦弹最大飞翔速度只要1.5公里/秒。
好在弹道导弹沿抛物线弹道飞翔,其时的长途预警雷达在975公里外就能够发现和猜测导弹的飞翔道路,A体系依托3部制导雷达,用三角定位法测算出弹道轨道,之后发射阻拦弹到预订阻拦点就能够了。
相同,苏联布置了A-35/A-35M反导体系,不过苏联的阻拦导弹运用的是核弹头,现在听起来夸大,却是实际。
1980年代美国“星球大战”方案推出,先后展开一系列高明声速兵器的研制。美国空军和美国国防高档研讨方案局(Defense Advanced Research Projects Agency,简称DARPA)确认的方针是:制作从美国本乡发射、冲击全球、可重复运用的高明声速兵器体系FALCON。
可是,美国国会担忧,美苏刚刚签署了中导的约束公约,高明声速兵器体系使近程战术导弹射程到达中程弹道导弹的射程,这种无法和洲际核导弹区别的兵器会使对方误解。为了与洲际核导弹区别开来,美军在研制HTV-1和HTV-2高明声速飞翔器时,抛弃了导弹外形,而选用了对滑翔功用和升阻比要求很高的乘波体外形(也叫乘波构型,是一种适合高明声速飞翔的外形)。
可是,乘波体外形的飞翔器长期在大气层内高速飞翔,热障(飞翔速度超越一定界限时,因高速气流引起机体外表温度急剧升高而遇到的妨碍)就不可避免。承包商C-CAT公司出产的防热资料运用6到7层复合资料,每一层之间又存在空地。即便这样,HTV-2高速飞翔时仍是导致机体胀大分裂,HTV-2两次试飞失利,美国国防部不得不取消了HTV-3展开方案。处理高明声速飞翔器的热障技能难度太大,并且一向无解,导致项目完全失利。
本世纪初,美军提出“一小时打遍全球”的建造方针。美国在DARPA主导下提出“猎隼”方案,中心是开发相似弹道导弹的投送体系和再入飞翔器,来完成“一小时打遍全球”的愿景。2020年2月,美国海军协会官网泄漏,“猎隼”方案的项目没有几个成功的,许多项目被包装成了高明声速兵器,也仅仅蹭热度罢了。
2010年,美国的X-51A实验机首飞成功,被寄予厚望,可是实验机的速度和发动机功用都没有到达预设方针,最高速度只要5马赫,未到达预期的6马赫以上,发动机只作业了140秒,未达预期的一半,还有许多顺便问题。
2011年、2012年的试飞均以失利告终,2013年的试飞只加速到5.1马赫,未达预期,终究这一项目也中止运转。美国在X-51之后展开的相关高明声速兵器研制,也是光开花不成果。
相同是为了处理热障问题,咱们看看美国对X-51A的投入:X-51A超燃冲压发动机舱壁由薄壁铬镍铁合金板制成;四个可动小翼前缘选用碳/碳复合资料(carbon-carbon composite material),后缘质料是铬镍铁合金;机体的尖前缘和进气道口粘贴了航天飞机用的BRI-16隔热陶瓷;巡航体与机体中心选用了铬镍铁合金避免热量传导;发动机舱装有柔性隔热资料,机体外表覆盖了不同厚度的轻质烧蚀泡沫。能够说X-51A成为新技能、新资料的聚宝盆,但仍然没有修成正果。
美国高明声速兵器研制差在哪儿呢?
首要是美国食欲太大,定的方针太高,以为其他范畴老练的新技能都能被高明声速兵器所吸纳,因而欲速则不达。
美国预设HTV-2的射程为16000千米以上,速度为22马赫,这样的高难方针愿望一次性完成,就不太实际。百战百胜之后,美军逐步清醒,意识到高明声速兵器研制要步步为营,不能急于求成。现在美军也开端搞技能危险低一些的AHW助推滑翔式再入飞翔器。当然,AHW的低速、短距、低升阻比(飞翔器在飞翔过程中,在同一迎角的升力系数与阻力系数的比值),不或许满意美军全球冲击的方针,这又构成了美军新的窘境。
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大手笔研制,可是方案赶不上改变
日前,第13届印度国际航空展在印南部城市班加罗尔的耶拉汉卡空军基地拉开帷幕。这届航展上,东道主最大的亮点莫过于一款印度国产的高明声速导弹——HGV-202F,尽管展出的是缩比模型,但也让人充溢等待。
该导弹由一家草创公司HTNP Industries研制,估计将在2023年首飞。该公司称,研制团队现已完成了HGV的理论规划作业,霸占了资料和通讯方面的技能难题,并且还大大下降了开发本钱,只相当于美国HTV-2“猎鹰”的5%。资料显现,这家公司成立于2019年,规划仅有11至50人。
在高明声速兵器范畴,被俄罗斯抢先,美国暂时认了,现在又冒出个印度,假如印度这家公司成功了,并且本钱仅仅HTV-2“猎鹰”的5%,这让美国情何以堪?
尽管高明声速兵器研制步履维艰,但美国的战略规划可是大手笔。其高明声速兵器研制方案首要体现在四个方面:一是高明声速导弹,二是高明声速飞机,三是六合往复可复用空天兵器,四是高明声速飞翔实验渠道。这样的规划才与美国的实力相匹配,远不是印度所能比较的。
原本,2017年之前,美国一向按先导弹、再飞机、最终可复用飞翔器的道路图和相关技能老练度来施行其一系列高明声速兵器研制方案。但方案远赶不上改变。
2018年3月,俄罗斯总统普京在国情咨文讲话中泄漏了俄两款高明声速导弹。倍感压力的美国,对高明声速兵器研制的原方案进行了大幅调整,企图先期运用老练的高明声速技能加速高明声速导弹的布置脚步,然后在相关技能不断老练的根底上推动高明声速飞机和六合往复可复用空天兵器的展开。
明显,美国又急了,可是心急吃不了热豆腐。
俄罗斯《祖国军火库》主编阿列克谢列昂科夫以为,美国在高明声速兵器展开中,遇到了两个瓶颈,一个是资料,一个是控制技能。关于控制技能,美国把先进的人工智能结合进去,应该就能处理远距离和高速度控制的问题,可是现在的测验标明,美国便是结合不了。
由于,高明声速导弹飞翔速度过快,会在接近空间高度时发生相似于火箭发射时的“黑障”(航天飞船的返回舱在以超高速进入大气层时会发生激波,使返回舱外表与周围气体分子呈黏滞和火烧状况,热量不易发出,构成一个温度高达几千摄氏度的高温区),此刻无线电指令难以对其进行直接控制。但美国的卫星通信链笑傲太空,处理这一问题仅仅迟早的事。
殷鉴不远,这回美国要点投入热防护体系,力求提前处理老大难问题。
战胜高明声速体系在飞翔过程中面对的高热环境,需求高温复合资料,但现在美国可用资料选择性有限,资料制备时间长,并且工艺繁琐。加强先进热防护资料研讨并赶快完成工业出产成为美国高明声速兵器研制的要点。
2021年,美国防部与美国未来轻量制作业立异中心((Lightweight Innovations for Tomorrow,LIFT)协作,展开高明声速展开挑战赛,推动工业界高明声速飞翔器资料与制作范畴展开,针对资料工程一体化建模与仿真(ICME)东西、先进制作办法、高明机体与舵面前缘等方位高温复合资料及其质料的新出产办法等问题搜集提案。一起依托美国防护、制作、空间和技能办公室,继续推动高明声速使用碳/碳复合资料制作方案(MOC3HA),旨在研讨与碳/碳复合资料有关的工业根底,为高明声速导弹兵器热防护体系的大批量、高质量出产制作创立有利环境。
可见,对热防护体系的研制,美国是开足马力、全民发动。
当然,对此不吝血本的仍是美国军方。2021年11月,美国陆军快速才能和关键技能办公室(RCCTO)向Dynetics公司颁发了一份价值4.78亿美元的本钱加固定费用合同,用于开发高明声速热防护体系原型,支撑资料研讨以及先进的查看和检验规范,推动高明声速导弹先进热防护资料技能研讨展开。
美国空军也没闲着,按常理“玩”高明声速导弹是空军的本分,但空军未来将装备的AGM-183A“箭”空射高明声速导弹的实验却让人大跌眼镜。
此前,AGM-183A“箭”空射高明声速导弹的第一次空射便失利了,而失利的原因竟然是没能从B-52H长途战略轰炸机的翼下发射架上脱离。美国空军把第2次试射改为了计算机模仿测验,尽管之后宣告第2次试射成功了,但计算机模仿的试射并不是导弹真实含义上的试射,现在AGM-183A“箭”空射高明声速导弹牢靠与否,仍是不知道。
值得一提的是,本年1月5日和11日,朝鲜揭露宣告朝鲜国防科学院成功进行了高明声速导弹试射。尽管朝鲜高明声速导弹的品相仍然是个谜,可是日本对其充溢幻想,并进一步加深了本身担忧。日本防卫省方案在2023财年的预算中列出进步阻拦高明声速导弹兵器体系才能的专门金钱。高明声速导弹的搅局功用可见一斑。
现阶段,美国看到了自己在高明声速导弹供应链、工业设备、制作技能、资料根底等许多范畴存在瓶颈,力求经过完善供应链、兴修出产设备、立异制作形式、加强先进资料及其工业根底研讨等行动,推动美国高明声速导弹工业才能建造。至于这些行动的作用怎么,咱们能够拭目而待。