高超音速飛行器：空天打擊“殺手锏”

馬世祎+馬建光

日前，據(jù)俄羅斯媒體報(bào)道，俄羅斯海軍已經(jīng)完成了“鋯石”新型高超音速巡航導(dǎo)彈的首次試射。該型導(dǎo)彈的飛行速度馬赫數(shù)被普遍認(rèn)為在5～6左右，射程約為400千米，并將配裝到“彼得大帝”號(hào)核動(dòng)力巡洋艦，預(yù)計(jì)于2022年完成改裝工作。為什么一種新型導(dǎo)彈的研制能在世界范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注？筆者認(rèn)為，答案或許就在高超音速上。

高超音速，指物體的速度達(dá)到5倍音速（即5馬赫）以上。高超音速飛行器主要包括三類(lèi)：高超音速巡航導(dǎo)彈、高超音速飛機(jī)以及航天飛機(jī)。與主流噴氣式飛行器相比，它們的設(shè)計(jì)飛行高度處于距離地面20～100千米的臨近空間，通過(guò)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了從超音速到高超音速的跨越。作為當(dāng)前軍事領(lǐng)域前沿科技的熱點(diǎn)項(xiàng)目，高超音速飛行器在美、俄等主要軍事國(guó)家的發(fā)展方興未艾，并被全力打造為空天對(duì)地打擊背景下的“殺手锏”武器。

美軍HTV-2再入大氣層示意圖

美國(guó)—完整構(gòu)建高超音速裝備體系

“1小時(shí)攻擊世界任何地點(diǎn)”—圍繞“常規(guī)快速全球打擊”和“作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間”這兩大戰(zhàn)略，美國(guó)積極開(kāi)展高超聲速飛行領(lǐng)域的技術(shù)研究，并取得了一系列成果。而事實(shí)上，作為該領(lǐng)域的先行者，數(shù)十年來(lái)美國(guó)始終致力于高超聲速飛行器的研發(fā)。早在20世紀(jì)60年代，美國(guó)航空航天總署研發(fā)的X-15飛行器就突破了5倍聲速;近幾年，美國(guó)更是接連驗(yàn)證了高超聲速氣體動(dòng)力學(xué)、飛行器設(shè)計(jì)、熱防護(hù)、材料及動(dòng)力系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，力圖構(gòu)建完整的高超聲速裝備體系。

以美國(guó)X-43系列高超聲速飛機(jī)為例，這種看上去很像一塊沖浪板的無(wú)人駕駛飛機(jī)，從1996年開(kāi)始研制，到2004年第二次試飛成功，前后共用了9年時(shí)間，最終突破7倍聲速;“乘波飛行器”X-51系列是由美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室與國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局聯(lián)合主持研制，這一驗(yàn)證機(jī)的終極目標(biāo)是要發(fā)展一種比美國(guó)原武器庫(kù)中任何導(dǎo)彈的速度都要快5倍以上的快速反應(yīng)武器。

盡管X-51系列的研發(fā)進(jìn)程略顯曲折，但美國(guó)仍通過(guò)對(duì)高超聲速飛行領(lǐng)域研究成果的轉(zhuǎn)化吸收，接連提出了HTV高超聲速轟炸機(jī)、SR-91“曙光女神”高超聲速戰(zhàn)略偵察機(jī)以及SR-72高超聲速無(wú)人偵察機(jī)等一整套研制計(jì)劃。其中，最為人所熟知的莫過(guò)于X-37B空天戰(zhàn)斗機(jī)。

作為第一架既能在地球衛(wèi)星軌道上飛行、又能進(jìn)入大氣層的航空器，X-37B被研發(fā)方美國(guó)波音公司定位為無(wú)人且可重復(fù)使用的太空飛機(jī)。它由火箭發(fā)射進(jìn)入太空，最高速度能達(dá)到聲速的25倍以上，常規(guī)軍用雷達(dá)技術(shù)都無(wú)法對(duì)其進(jìn)行捕捉。此外，X-37B在結(jié)束任務(wù)后還能自動(dòng)返回地面，被認(rèn)為是未來(lái)太空戰(zhàn)斗機(jī)的雛形。

就在美國(guó)2017財(cái)年軍事預(yù)算預(yù)覽出爐之際，軍火巨頭洛克希德·馬丁公司最近率先宣布：公司已在高超聲速飛行器領(lǐng)域取得重大突破，可有效突破潛在對(duì)手的防空系統(tǒng)，解決對(duì)抗“區(qū)域拒止/反介入”戰(zhàn)略的距離問(wèn)題。對(duì)此，不少美方分析人士表示，速度為馬赫數(shù)5的飛行器不僅可以在對(duì)手現(xiàn)代化的防空導(dǎo)彈和戰(zhàn)斗機(jī)作戰(zhàn)半徑外發(fā)射，還能夠及時(shí)擊中目標(biāo)，充分確保空天打擊的現(xiàn)實(shí)效能。

俄羅斯—全力打造核常兼?zhèn)湮淦髌脚_(tái)

與美國(guó)旨在構(gòu)建完整裝備體系的設(shè)計(jì)理念截然不同，俄羅斯的高超聲速飛行器研究更具有戰(zhàn)略層面的現(xiàn)實(shí)需求。特別是在2001年之后，隨著美國(guó)正式退出《反彈道導(dǎo)彈條約》，高超聲速飛行器的研制再一次引起俄官方的關(guān)注，并開(kāi)始了新一輪的研試工作。

早在20世紀(jì)80年代美國(guó)里根政府啟動(dòng)“星球大戰(zhàn)”導(dǎo)彈防御計(jì)劃之時(shí)，俄羅斯就已經(jīng)在研制高超聲速飛行器。蘇聯(lián)著名導(dǎo)彈設(shè)計(jì)局—機(jī)械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體提出發(fā)展一種可以攜帶“滑翔有翼再入飛行器”的洲際彈道導(dǎo)彈項(xiàng)目，被稱(chēng)作“信天翁”項(xiàng)目，其滑翔飛行器被稱(chēng)為Yu-70。Yu-70采用SS-19導(dǎo)彈作為助推系統(tǒng)，滑翔高度為250～300千米，并具備一定的機(jī)動(dòng)性，可有效避開(kāi)美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的攔截。但由于受到蘇聯(lián)解體等多方面的原因，該項(xiàng)目最終以失敗告終。

2010年，美俄兩國(guó)簽訂新版《削減戰(zhàn)略武器條約》，但奧巴馬政府認(rèn)為高超聲速助推滑翔飛行器由于和傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈飛行軌跡不同，不應(yīng)被列入該條約。這意味著即使俄羅斯高超聲速飛行器項(xiàng)目使用核彈頭，也可不受該條約的限制。現(xiàn)如今，作為可有效突破美國(guó)反導(dǎo)系統(tǒng)的潛在手段之一，俄羅斯發(fā)展高超聲速系統(tǒng)一方面可攜帶常規(guī)彈頭用于常規(guī)快速打擊，另一方面也可攜帶核彈頭作為俄羅斯戰(zhàn)略核打擊力量的一部分。

俄羅斯戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)公司的總經(jīng)理鮑里斯·奧布諾索夫曾指出，配備Yu-71高超聲速飛行器的第一枚導(dǎo)彈將在2020年以前出現(xiàn)，其飛行速度的馬赫數(shù)將達(dá)到6～8馬赫。但在隨后開(kāi)展的試驗(yàn)中，由SS-19導(dǎo)彈攜帶的Yu-71高超聲速飛行器再次敗北，俄羅斯轉(zhuǎn)而改裝伊爾-76作為高超聲速飛行器的發(fā)射平臺(tái)。

現(xiàn)如今，俄羅斯公開(kāi)新一代3M22“鋯石”巡航導(dǎo)彈的試射消息，也從側(cè)面反映出其在高超聲速飛行器研究領(lǐng)域取得了階段性進(jìn)展。值得注意的是，隨著美國(guó)“宙斯盾”系統(tǒng)的升級(jí)、E-2D預(yù)警機(jī)和協(xié)同作戰(zhàn)系統(tǒng)的裝備以及SM-6/SM-3等新型導(dǎo)彈的上艦，其海軍航母編隊(duì)的防御體系得到空前的增強(qiáng)，而俄羅斯現(xiàn)役主力反艦武器P-700/SS-N-19在此消彼漲之下的攻擊能力也相對(duì)下降。所以，作為全新的武器平臺(tái)，“鋯石”新型高超聲速巡航導(dǎo)彈的威懾意義更加突出。

其他國(guó)家—應(yīng)對(duì)空天挑戰(zhàn)的“必然選擇”

除美俄致力于實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行技術(shù)的武器化外，各主要航天大國(guó)為應(yīng)對(duì)潛在的空天領(lǐng)域軍事威脅，近年來(lái)也紛紛投身于高超聲速飛行技術(shù)的研發(fā)和演示驗(yàn)證。

其中，歐洲太空局重點(diǎn)圍繞“過(guò)渡性試驗(yàn)飛行器”（IXV）項(xiàng)目，驗(yàn)證用于可重復(fù)使用運(yùn)載器的高速再入技術(shù)。2013年，歐空局IXV成功完成下降著陸試驗(yàn)，全尺寸的IXV樣機(jī)在一架直升機(jī)的搭載下從3000米的高空釋放，最終通過(guò)降落傘以7米/秒的速度安全降落在海上。2014年，IXV開(kāi)展首次亞軌道再入飛行試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證大氣再入所需的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)性能。后續(xù)，歐盟可能通過(guò)“可重復(fù)使用在軌驗(yàn)證機(jī)”項(xiàng)目，真正實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器的完整入軌與返回著陸。

在此基礎(chǔ)上，英國(guó)政府加緊了“云霄塔”空天飛機(jī)項(xiàng)目的進(jìn)展步伐，并為“佩刀”高超聲速發(fā)動(dòng)機(jī)投資，主要用于輕型換熱器技術(shù)和制造能力的改進(jìn)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的地面驗(yàn)證。“佩刀”發(fā)動(dòng)機(jī)將安裝于長(zhǎng)84米的“云霄塔”無(wú)人空天飛機(jī)上，既具備火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能，也具備航空發(fā)動(dòng)機(jī)的操作特點(diǎn)。目前，“云霄塔”空天飛機(jī)項(xiàng)目已通過(guò)英國(guó)航天局的技術(shù)評(píng)估，其發(fā)射成本將僅為傳統(tǒng)運(yùn)載火箭的1/50。

俄羅斯馬卡耶夫設(shè)計(jì)局公布的高超音速滑翔器模型

與此同時(shí)，澳大利亞則充分發(fā)揮自身的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，與美國(guó)合作開(kāi)展了“高速射擊”“高超聲速?lài)?guó)際飛行研究試驗(yàn)”項(xiàng)目等計(jì)劃，積極致力于高超聲速基礎(chǔ)技術(shù)研究。在此之前，澳大利亞昆士蘭大學(xué)“基于超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)入空間系統(tǒng)”項(xiàng)目在挪威安多亞航天發(fā)射中心開(kāi)展飛行試驗(yàn)，盡管因助推火箭未將驗(yàn)證機(jī)送達(dá)預(yù)定高度導(dǎo)致試驗(yàn)失敗，但總的來(lái)說(shuō)還是獲得了最重要的第一手資料。

毋庸置疑，高超聲速飛行器技術(shù)作為21世紀(jì)航空航天技術(shù)的制高點(diǎn)，是極為重要的軍民兩用技術(shù)。雖然目前仍存在不少技術(shù)難題，而且耗費(fèi)巨大，但其作為眾多國(guó)家應(yīng)對(duì)空天挑戰(zhàn)的必然選擇，必將在軍事、政治和經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，值得我們持續(xù)關(guān)注！

責(zé)任編輯：彭振忠