中國高超音速武器:20倍聲速的民族尊嚴

2020-12-05 觀察者網

【文/觀察者網專欄作者 席亞洲】

首先,關於昨天說到的東-26的機動彈頭,有乘客表示,這玩意不是「高超聲速」概念……然而這事就好笑了,東-26彈頭的飛行速度已經達到15倍聲速了,還不算「高超聲速」?什麼才算?它確實不是高超滑翔,但你說不是「高超聲速」就很可笑了。至於攔截,這玩意也沒那麼好攔截,因為它在再入階段會進行機動,即使是THAAD這類飛彈對它的攔截效能也一樣會降低。更何況東-26在中段飛行也有一系列反攔截技術,哪有那麼容易攔截哦?

你看看沙特(由美軍操作的)愛國者攔截伊朗技術粗陋的中短程飛彈,攔截效率都近乎於只是心理安慰的這個狀態,就更別提東-26了。

就憑這一發射就爆炸的德行,還想可靠攔截機動彈頭?

軍迷對於實際運用在武器裝備上的技術總有種「牛夫人效應」,覺得不是最新,最酷炫,最牛逼的東西,就成了「牛夫人」,那是不對的。戰爭不可能僅僅用最先進,最新奇的武器去打,這種技術成熟,先進,有效的裝備才是作戰的主體。

看到055就把052D叫「牛夫人」那是不對滴!

在我們介紹這位總師的評獎文件中,也提到了這樣一個理念:「繼承不復舊,創新不棄宗」,就是對於東-26空氣舵彈頭設計的一個重要概念,正是在這個理念的指導下,東-26B使用「傳統」的空氣舵構型,實現了遠超越同類彈頭的技術特性,並取得了驚人的效果。

不過,軍事技術的最前沿,總是必須去開拓,必須去摸索,必須去拓展的——比如我們下面就要說的,這件東西。

我們可以看到評獎文件中,提到這位高超聲速技術領域泰鬥的最新成就:

「國防重大工程特種飛行器技術攻關」

任某國防重大工程飛行器系統總師,主持特種飛行器技術研究,多次完成「螺旋式」高超聲速機動飛行試驗,取得「垂直發射/直接入軌」臨近空間多級固體助推技術等具有國際領先水平的技術成果,系統認知了臨近空間「新環境」,引起國際社會極大關注,形成與美、俄比肩發展的態勢。

這段文字的所指已經非常明顯,就是2014年1月以來,連續8次的高超聲速飛行試驗——至少是其中的一部分,為什麼說是「一部分」,我們後面說。

關於「特種飛行器」,後面還有更多描述:特種飛行器要實現「打水漂」式洲際飛行首要前提是初速要搞、彈道要平,而固體高推重比發動機大氣層急劇轉彎速度損失大,且裡熱環境極其惡劣,彈體面臨解體風險。他提出並成功驗證「一級大攻角壓低彈道+非連續助推中立轉彎+上面級全力加速「多級固體助推技術,規避了類似美國HTV-2飛行器「高拋入軌」飛行失敗的風險。

2011年試飛中在大氣層內閃閃發光的HTV-2……

中國關於美國HTV-2第二次試射失敗的原因分析

這段解釋了這個飛行器的試飛過程。

我們已經知道,美國稱為WU-14或DF-ZF的飛行器,使用的是「長徵2」火箭為主動力,而從這段文字裡我們可以推斷,這個飛行器,用的是一種固體助推器。為了達到洲際速域,那麼或許是以東風-31飛彈為主動力的。所以,美國所觀察到的,8次高超滑翔試飛,實際上是多種不同型號的飛行器試飛,只不過美國人出於種種考慮,將其一律稱為WU-14或DF-ZF。

第一級固體火箭升空到一定高度,就開始轉彎,讓火箭處於大攻角狀態,一邊加速,一邊提升高度。在到達預定高度速度後,關機,並讓上面級利用重力繼續轉彎,直到達到接近水平狀態,再點燃第二級火箭,開始進行加速。在第二級火箭燃燒完成時,高超飛行器進入滑翔狀態,開始進行試驗飛行。

相比之下,美國HTV-2的滑翔器,是採用高拋,也就是先讓火箭將飛行器送入大大超過其滑翔試驗所需的高度,然後俯衝下來,與大氣層接觸,進行「打水漂」飛行,最後才進入大氣層內滑翔。

然而這種方式下,就出現了一個嚴重的問題,即所謂「邊界層轉捩」。簡單的說,就是「打水漂不穩定」,因為在物質性質急劇變化的邊界層內,飛行器的飛行會受到非常複雜的影響,無法穩定的「打水漂」——要想實現「打水漂」,就必須搞清楚「水面」的性質,但現在又沒有試驗條件去搞清楚這個「水面」的性質,於是「水漂」就打不穩,結果就「死循環」了,這導致研究遇到很大的困難。HTV-2滑翔器就是「死」在這個問題上,當它以20倍聲速進入「水漂」狀態時,意外發現氣動加熱的程度比預計的要翻倍提高,結果就燒掉了。

HTV-2的控制方式是直接力控制

美國計劃在繼HTV-2之後的HX飛行器上改用相對平緩的高拋彈道,而理想的測試彈道,是圖中綠色這條,這也是中國2014年後進行高超滑翔所採用的彈道

而中國的高超滑翔器則是採用先避免進入邊界層,在大氣層內就開始滑翔的方式,首先實現「起滑」,避免了「邊界層轉捩」的不確定因素。

……我敢說……「規避了類似美國HTV-2飛行器失敗風險」這句話能把美國人氣個跟頭。

事實上我們看到美國原計劃2017年進行實驗的HX飛行器,就是打算降低「高拋」的高度和起滑的速度,來實現試驗的目的——當然最後這個試驗沒有進行。未來美國的試驗會怎麼搞,我們等著看2019年他們規劃的這幾次飛行試驗吧。

理想中進行多次加速,在大氣上層進行「水漂」式飛行的彈道

後面,文中又提到,在洲際射程1/5的靶場條件下,他提出並成功驗證「螺旋式側傾轉彎+主動浮沉+掠地回收」、「全程滑翔機動能力管理」等技術,實現了寬範圍、強機動飛行控制能力考核。獲取了洲際速域氣動力/熱參數,系統認知了臨近空間「新環境」,整體技術水平跨入世界先進行列。

這就是在說另一個問題了,雖然我們前面提到,通過水平起滑的方式,中國搞定了試驗可以進行下去的問題,但如果在試驗中無法模擬出美國HTV-2所計劃試驗的,20倍聲速以上,也就是「洲際速域」的飛行條件,那就沒有必要浪費長徵-2火箭的第一級來進行試射了。

大家都知道,在我國境內進行飛彈試驗的通常彈道是從太原衛星發射場,到西北某靶場,射程約2000公裡,而我國的洲際飛彈射程要求應該在10000公裡左右。

對於傳統的洲際飛彈試射而言,可以通過高彈道方式,實現在大氣層外飛行距離較長,而地面投影飛行距離較短的特殊試驗彈道。

但對於高超滑翔器而言,它的彈道本身就是非常平直,是利用空氣阻力和本身進入滑翔時的高速度,實現飛行的,而同時它又沒有動力,因此在飛行過程中速度只能不斷下降。

而此前西方也曾報導,WU-14的飛行速度約為10馬赫,這顯然並不能達到「洲際速域」。

那麼這個問題是怎麼解決的呢?

這就是這位被提名人的一項專利了:「主動段壓低彈道提高初始動能、再入段急速下壓產生高熱環境,再拉起平飛並實施大橫向機動飛行」。

列車長手繪圖……大家看個意思,靈魂畫師

大致試飛過程:垂直起飛,重力轉彎壓平彈道,拋棄第一級,水平加速,達到M10,拋棄第二級,第三級點火同時俯衝,達到M20-25,拋棄第三級,開始螺旋飛行,模擬洲際飛彈全射程飛行,最後掠地回收飛行器……這是真震驚!這是真黑科技!比之前外界想像的簡直「黑」的不是一點半點!美國人為什麼會表示中國已經領先了?就是因為銷魂的一「飄」!

簡單來說,就是利用急速俯衝(可能還啟動第三級固體火箭),使飛行器在滑翔中速度大大提高,達到接近20馬赫的設計速度,取得測試參數,然後再拉起平飛,並實施大橫向機動飛行。

或者說:「螺旋式傾側轉彎+主動浮沉+掠地回收」、「全程滑翔機動能力管理」

這一方面驗證了飛行器本身的控制能力,另一方面驗證了耐熱、抗過載性能,總體構思非常巧妙。

某種角度來講,這種設計思路,不是美蘇冷戰時代那種「暴力破解」(就像當年研製土星5號噴管那樣,用無數次試驗,花費巨額經費),而是非常中國特色的「四兩撥千斤」,其中凝聚的智慧結晶讓人讚嘆。

那麼,我國的高超飛行器究竟是啥樣的呢?

之前大家有過不少想像,在「維基百科」公布的想像圖裡,一開始畫成類似美國AHW的雙錐體+空氣舵,後來又根據中央電視臺火箭軍電視新聞中播出的畫面和高超聲速風洞的模型,畫成類似HTV-2的升力體構造。

但實際上呢?

大氣層內高超聲速全程機動飛行演示驗證項目:針對臨近空間新環境和新外形帶來的不可預知的風險,提出用成熟的空氣舵機動彈頭外形進行新環境的探索,2013 年4 月飛行試驗圓滿成功,支撐了國防重大專項的技術進步。

……

空氣舵!在20倍聲速的高溫高壓氣流中(AHW是10馬赫),能夠轉動自如的空氣舵!……

什麼叫「黑科技」,同志們,這就是「黑科技」!

2013年的第一次高超聲速滑翔實驗,應該仍是利用常規的「高拋」彈道進行試驗,順便也對「邊界層轉捩」問題進行了探索

不過,有昨天東-16B彈頭15馬赫的基礎,其實大家應該有心理準備,運用特殊方法,讓空氣舵能夠經受20馬赫的考驗,並非不可能!而且,這次試飛還「首次在飛行試驗中獲取邊界層轉捩數據」,為某國防專項工程氣動研究奠定基礎。

也就是說,中國是使用類似東-26的雙錐體空氣舵機動彈頭外形的飛行器,進行第一次洲際速域高超聲速滑翔試驗的,這次試驗中,飛行器是按照傳統的高拋入軌方式進行試驗的,因此取得了「邊界層轉捩」數據(也就是「打水漂」成功)。

中國2013年測試成功的,首次完成「洲際速域」(20-25馬赫)試驗的滑翔器基本外形與美國AHW相似,都是軸對稱空氣舵面彈頭

2014年後進行試飛的滑翔器或許是這樣

或許這樣……

這也告訴我們另一個「秘密」——其實這是很順理成章的了——美國人所謂的8次WU-14飛行——其實測試的可能並不是同一種飛行器。而且,中國進行的高超飛行試驗——至少美國人沒有觀察到我們的第一次,也就是2013年4月這次……

而且,我們在文中也可以看到,在2013年這次試驗成功後,更先進的高超飛行器進行了試飛。

在2012年的這位總師的一項專利成果描述中,我們看到:

針對更高級飛行器直接入軌、平穩起滑需求,提出飛行級間採用非連續無動力滑行、利用自然重力改變彈道傾角的模式和上面級全力加速,水平起滑的設想,指導設計人員實現之,並組織飛行試驗成功驗證。

這才是西方所謂WU-14飛行器。這種飛行器是什麼外形,我們就不得而知了——但因為文中提到它採用了「傾側轉彎」方式,所以至少不大可能是雙錐體軸對稱外形了。

不論所謂WU-14試驗中所試飛的飛行器到底是哪種外形,我們可以肯定,這些飛行試驗已經大大超過了美國僅有的一次HTV-2試驗失敗,為中國研製真正能用於實戰的「洲際特種飛行器」奠定了基礎。

未來有一天,我們將看到以20倍聲速劃破長空,刺向敵人心臟的「民族尊嚴」,這就是本文所介紹的這位「光華」獎被提名人為中華民族做出的傑出貢獻!

大國神箭,所向無敵!

相關焦點

  • 美軍高超音速飛彈,時速20倍音速:俄軍S-400飛彈無法攔截很危險
    因現在,美軍正在測試空載AGM-183A型高超音速飛彈,據美國空軍表示。這種速度和擁有超遠打擊距離的高超音速武器也非常適用於非隱身平臺。AGM-183A飛彈為了趕時間,沒有採用「戰術助推滑翔」項目高超聲速滑翔飛行器方案,而是採用了更為成熟的、類似近程彈道飛彈布局方案。
  • 高超音速飛行器——臨近空間飛行領域的霸主
    其他軍事強國諸如俄羅斯、英國、德國等國也相繼開展了高超音速飛行器的研製工作。 俄羅斯正在研發名為Yu-71的新型高超聲速滑翔飛行器,2015年2月進行了飛行試驗。該飛行器由SS-19匕首洲際彈道飛彈搭載發射,從俄東部的杜巴羅夫斯基飛彈基地升空,不過試驗未取得成功。今年4月,俄羅斯實現了8倍聲速的鋯石高超聲速巡航飛彈的飛行試驗。
  • 聚焦高超聲速武器:時速超過一萬千米 仍可變向
    近日,美國及其盟友澳大利亞均證實,近期成功進行了一系列機密的高超聲速巡航飛彈測試。報導稱,這種飛彈的速度可達到每小時12000千米,這意味著任何現有的飛彈防禦系統都無法及時將它攔截。這次測試屬於「高超聲速國際飛行研究實驗」(HiFire)項目的一部分。  高超聲速指高於5馬赫的速度,即音速的5倍以上。
  • 中國早在2016年就成功研製高超音速武器,威力巨大穿透力強
    其實這也能算是一種高超音速的武器,如果把電磁軌道炮形容為高超音速炮彈一點也不為過,所謂高超音速武器就是指移動速度超過5倍速度達到每小時6000公裡的武器裝備。美國最早是2014年7月進行了相關的試驗,到2015年3月2日,美國海軍一種以7倍聲速發射炮彈的新式武器首次公開展出。研究人員將這種軌道炮描述為「星球大戰技術」。它能以7倍聲速發射炮彈,可穿透100英裡(約合160公裡)遠的混凝土。
  • 高超音速武器比拼 川普有點慌了……
    目前,俄羅斯已經服役、列裝了多個型號的高超音速飛彈,甚至宣稱飛彈能在15分鐘內抵達美國首都華盛頓,這讓在研製和裝備高超音速武器方面落後的美國坐不住了……  近日,美國總統川普對美軍的一款新型飛彈進行了一番描述,稱這種飛彈比目前世界上最快的飛彈還要快17倍。結果,這連美國媒體都看不下去,稱「快的讓人難以置信」。對於川普的這番言論,人們普遍認為他指的是某種類型的高超音速武器。
  • 高超聲速武器崛起,一小時覆蓋全球目標,開啟空天一體戰新時代
    進入新世紀以來,隨著世界軍事技術的快速變革,高超聲速技術成為航空航天領域的新熱點。簡單說,高超聲速武器是指飛行速度超過5馬赫(約6125千米/小時)、能夠在一小時內打擊全球目標的武器。傳統的彈道飛彈就屬於高超聲速武器,洲際飛彈的最大速度甚至超過20倍音速。天下武功,唯快不破。
  • 俄列裝高超聲速武器優勢突出 滿足武器革新要求
    近年來,俄美摩擦不斷,在武器裝備研發方面更是針鋒相對。高超聲速武器作為俄羅斯的發展熱點,更是成為兩國較量的焦點。優勢突出,俄列裝高超聲速武器意義重大作為俄羅斯未來一段時期的發展重點,高超聲速武器相對於其他飛彈具有一定的優越性,能夠滿足俄羅斯對於武器升級革新的現實要求。一方面,普通巡航飛彈的平臺適應性不是很強。
  • 澳大利亞與美國聯合研製高超聲速飛彈應對中俄
    【文/觀察者網 楊子江】澳大利亞國防部長琳達·雷諾茲12月1日聲明稱,澳方將與美國加強合作,共同研製高超聲速巡航飛彈,對抗同樣在開發類似武器的中國和俄羅斯。然而,關於投資金額、工程進展和武器最終交付時間等細節,在琳達·雷諾茲的聲明中完全沒有提及。根據路透社消息,澳政府今年已在武器研製上砸進約70億美元巨資,用於研發遠程高速反導系統和高超聲速武器。高超聲速武器具有強大的機動性能,可以在超過5倍音速的速度下飛行,傳統防空系統難以對其進行攔截。
  • 外媒:印度繼美俄後第三個擁有高超音速風洞的國家!中國:?
    中國科學院力學研究所的研究員們成功研製出了中國首個高超聲速激波風洞,並已經通過了驗收。2020年12月20日,防務世界網站報導稱,繼美俄後,印度也成功研製出了屬於他們的高超音速風洞,是第三個擁有如此大型設施的國家,從頭到尾提到過中國也擁有高超音速風洞這一事實。風洞,通過人工產生並控制氣流來模擬飛行器周圍氣體的流動,提供飛行器設計需要的基礎數據,是進行空氣動力試驗最常用、最有效的工具。
  • 中國「高超音速」風洞群來襲!時速25倍音速,14分鐘橫跨太平洋
    而中國目前就是世界上除美國外,唯一一個能獨立建造「風洞群」的國家。所謂風洞,其實就是產生人造氣流的管道,以此來模擬飛行器等物體在自然環境中的氣流運動狀況,同時可以觀察、量度氣流對物體的作用。JF12激波風洞建於2012年,是8個國家重大科研裝備研製項目之一,也是首個具有中國人獨立智慧財產權、目前國際最先進的高超音速風洞,耗資4600萬元。這個設備是世界唯一的,西方甚至還給它起了「中國巨龍」如此具有威懾力的外號。JF12激波風洞長達265米,是專門為五倍音速以上的超高速飛行器試驗所製造的。
  • 高超音速武器為何難以攔截:不僅是速度快,我們還有另一絕招!
    未來戰爭已經不可避免地走上了「更高更快更強」的道路,這不是指奧運會精神,這是指未來武器的速度更快,飛行高度更高,毀傷力更強。在人們的印象裡,提起高超聲速武器 ,首先想到的就是難以攔截。但是,似乎所有人都認為高超聲速武器難以攔截的原因,就是因為速度快,快到攔截的飛彈都追不上。
  • 俄向美拋出新籌碼:將高超音速武器納入軍控談判
    【文/觀察者網 王世純】《新削減戰略武器條約》是當前國際安全局勢的基石之一,但美俄雙方仍未在續約問題上達成一致,美國堅持要將中國納入條約,俄羅斯則向美方拋出了新的籌碼。在4月17日舉行的續約電話對話前,俄羅斯方面表示,可將高超聲速武器等新型核武器納入談判,但前提是美國必須接受續約的提議。
  • 來自美國的「高超音速」愛情 中俄會接招嗎?
    當來自中國的高超聲速彈頭以10倍音速劃破長空的時候,就輪到美國來拋媚眼了……美國科迪亞克發射場,試射高超音速飛彈時發生爆炸,損失慘重,至今沒有恢復類似的試驗美國AHW高超聲速飛彈試驗彈,其發射工具是「北極星」飛彈基礎上改造來的世界上沒有無緣無故的愛,這句話一點都沒錯
  • 美國空軍:要搞一種「核動力高超聲速滑翔器」
    據俄羅斯衛星網8月20日報導,美國空軍八月中旬公布了一系列與核技術相關的技術需求,包括耐熱材料和熱保護系統等。據悉,這些技術可能被用於美軍未來研發新的攜帶核戰鬥裝藥,可在洲際範圍活動的高超音速滑翔機。雖然美軍隨後撤回了這一信息,但是其內部在發展此類武器恐怕是確鑿無疑的。
  • 美軍不得不承認:高超音速武器中國第一 俄羅斯第二 美國算第三
    >俄羅斯和中國可能利用高超音速武器,加強針對美國的進攻型武器的裝備,這導致中國已經開始服役東風-17飛彈,而俄羅斯的「匕首」空地飛彈也開始裝備俄空天軍。據美國nextbigfuture網站2日報導,美國可能在研究高超音速武器方面比俄羅斯和中國晚幾年時間,而這兩個國家原本開始研發的時間比美國晚幾年,但現在正以前所未有的高速度超越美國。為了不被甩的更遠,儘管美國已經將研究高超音速武器的經費增加2倍,但美軍可能不早於2023年才能接裝這種武器,所以現在美國落在了第三位。
  • 俄「先鋒」高超聲速飛彈服役,普京稱速度可達20倍音速
    據俄羅斯衛星通訊社27日報導,俄國防部在消息中稱,俄羅斯國防部長紹伊古向總統普京報告,「先鋒」 高超音速飛彈於莫斯科時間12月27日上午10時開始在俄軍第一飛彈團中進入戰鬥值勤狀態。「除了俄羅斯,目前沒有一個國家裝備了高超聲速武器,更不用說洲際高超聲速武器了。」普京說道,「西方國家以及其他國家正在追趕我們的腳步。」據俄羅斯塔斯社此前報導,俄羅斯總統普京在2018年3月1日年度國情諮文中介紹了「先鋒」飛彈,據悉,「先鋒」飛彈採用了助推-滑翔的技術方案。普京強調,該飛彈的速度可達20馬赫,即20倍音速。
  • 先鋒高超聲速武器,軍迷為什麼叫它「冰棍」,邊飛邊化是什麼梗
    作為全球高超聲速武器技術的領先者,俄羅斯高超聲速武器讓西方頗為忌憚。更為關鍵的是,俄羅斯超高聲速武器不只有匕首一種,它還有一款叫先鋒的高超聲速武器,性能和威力比匕首還有強悍。當然玩笑歸玩笑,許多人還是很看好先鋒超高聲速武器的,就在俄羅斯當地時間19日,俄軍方接受媒體採訪向外界表示,俄擁有世界上最現代化的武器,並表示「先鋒」高超音速飛彈意義重大,堪比蘇聯時期第一枚核彈的成功研製。在俄軍方看來,先鋒高超聲速武器是俄羅斯的戰略武器。事實上,先鋒高超聲速武器也確實擔得起「國之重器」這四個字。
  • 中國反艦彈道飛彈試射,高超音速飛彈技術競爭日趨白熱化
    近日中國人民解放軍戰略火箭軍分別從青海和浙江向中國南海海域發射了DF-21D和DF-26B反艦彈道飛彈,向外界展示了中國軍隊具有從內陸發射高超音速飛彈擊毀敵國海上大型移動目標的能力。雖然中國官方聲明這次演習不針對任何國家,但所有人都知道這是在向誰發出警告。
  • 高超聲速武器:用實力詮釋「唯快不破」
    近年來,高超聲速武器已經成為世界各大國軍事戰略及裝備發展博弈的焦點之一。這種以快見長的「革命性武器」,被諸多軍事專家認為將從一定程度上改變未來戰爭模式。目前所說的高超聲速武器,是指以高超聲速飛行技術為基礎、飛行速度超過5倍聲速的武器。除各種飛彈外,比較普遍的看法是,它還包括高超聲速制導炮彈、轟炸機、偵察機等。
  • 美俄高超音速武器,都採用了錢學森的成果,速度比聲音快5倍以上
    但是,就在20世紀40年代末,當時還是美國陸軍上校的錢學森在繳獲的德國技術資料中獲得啟發,提出了一個新的設想。這個設想就是現今聞名世界的「錢學森彈道」!它將彈道飛彈和飛航飛彈的軌跡融合在一起,使得彈道飛彈兼具突防性和靈活性。