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高超音速飛行器的由來
作者: | 來源: | 編輯: 發(fā)布時(shí)間:2014-10-14 08:13:29 閱讀:次
  

高超音速飛行器是本世紀(jì)正在研發(fā)的前沿科技的新項(xiàng)目。它又被稱作“近空間高超音速飛行器”(NSHV),。這種飛行器飛行高度可離地面20~100km的大氣層空間,,這一空間位于低軌衛(wèi)星軌道的下方,、一般飛機(jī)的飛行高度的上方,包括大氣平流層,、中間層和部分熱層,。是尚待開發(fā)的近空間區(qū)域。

  20世紀(jì)60年代,,洲際彈道導(dǎo)彈的出現(xiàn),、載人航天飛機(jī)的升空、載人飛船的成功返回等一系列重大科技成果問世,,標(biāo)志著人類進(jìn)入了超高音速飛行器的新時(shí)代,,也意味著航天器和航空器也要邁入高超音速飛行器時(shí)代。

  高超音速飛行器的飛行速度是高于5倍音速,,即5馬赫(MH),,或超過6000千米/小時(shí)。據(jù)報(bào)道,,高超音速武器飛行6000千米約用35分鐘,,飛行時(shí)速約10285千米,是音速的8.4倍,。

  從科技的角度分析,,高超音速飛行器同時(shí)融合了航天和航空的諸多前沿技術(shù),這些前沿技術(shù)與傳統(tǒng)飛行器技術(shù)比較,,主要有以下幾方面特點(diǎn):復(fù)雜的氣動(dòng)特性,;用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),;飛行器機(jī)體與發(fā)動(dòng)機(jī)一體化;飛行器機(jī)體與推進(jìn)系統(tǒng)和飛行器結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)之間耦合強(qiáng),;飛行器模型非線性度高;飛行器飛行高度,、速度跨度大,;飛行環(huán)境復(fù)雜,瞬間多變,;氣動(dòng)特性和氣熱特性變化劇烈,;控制精度高,末制導(dǎo)難度大,。

  高超音速飛行器的由來,,可從下列幾方面因素分析中看出。

  從反導(dǎo)系統(tǒng)的角度

  蘇聯(lián)在開始設(shè)計(jì)使用A-135導(dǎo)彈的國(guó)家反導(dǎo)系統(tǒng)時(shí)就意識(shí)到:要攔截以秒速5~10公里的速度進(jìn)入大氣層的核彈,,攔截導(dǎo)彈也應(yīng)裝上核彈頭,。也就是說,,在敵方核彈預(yù)計(jì)經(jīng)過的區(qū)域,蘇聯(lián)攔截導(dǎo)彈應(yīng)通過迎面核爆來摧毀目標(biāo),。因此,,國(guó)家反導(dǎo)系統(tǒng)需要有高超音速飛行器攜帶核彈。

  從攻擊角度看,,超高速飛行器對(duì)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)威脅很大,,因速度快、目標(biāo)散射截面小,,機(jī)動(dòng)性強(qiáng),,現(xiàn)有的反導(dǎo)系統(tǒng)已無法攔截。這將在一定程度上改變現(xiàn)有戰(zhàn)爭(zhēng)模式,。

  高超音速導(dǎo)彈的出現(xiàn)與第6代航空技術(shù)的突破有關(guān),。高超音速飛行器是極其有效的打擊工具。現(xiàn)代雷達(dá)設(shè)備無法分辨高超音速飛行?,F(xiàn)在不存在,,也難以預(yù)見何時(shí)會(huì)出現(xiàn)攔截高超音速導(dǎo)彈的工具。

  從航天飛機(jī)的角度

  X-37B(波音公司研制)是一種小型航天飛機(jī),,號(hào)稱“空天戰(zhàn)機(jī)”,,可快速進(jìn)入軌道進(jìn)行機(jī)動(dòng)作戰(zhàn),完成任務(wù)后可以再入大氣層,,滑翔降落基地,。之所以將其稱為“太空戰(zhàn)飛機(jī)”,是因X-37B代表了未來空天作戰(zhàn)的模式,,即由火箭等平臺(tái)快速發(fā)射入軌,,在軌道上等候時(shí)機(jī)。而且X-37B還可以在軌道上執(zhí)行打擊敵方衛(wèi)星的任務(wù),,是軌道作戰(zhàn)的“多面手”,。

  2011年3月,X-37B由火箭送上軌道,,計(jì)劃飛行9個(gè)月,,后又飛行6個(gè)月。2012年6月返回地球,。該機(jī)重約5噸,,長(zhǎng)8.8米,高2.9米,,翼展4.6米,,飛行速度25馬赫。

  俄羅斯物理數(shù)學(xué)副博士尼古拉?格里戈里耶夫說:“高超音速導(dǎo)彈的常規(guī)速度為2~3馬赫,。我們希望自己的飛行器超過6馬赫,。這種高超音速飛行器我們?cè)?jīng)有過,,比如‘暴風(fēng)雪’號(hào)航天飛機(jī),它進(jìn)入稠密大氣層的速度達(dá)到25馬赫,。如今的任務(wù)是讓這種飛行‘自主化’,,還能獨(dú)立提升并保持高超音速?!辈浑y看出俄羅斯在研發(fā)高超音速飛行器時(shí),,是考慮了航天飛機(jī)研究成果的轉(zhuǎn)化,催生了高超音速飛行器的模型誕生,。

  從無人機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展角度

  早在20世紀(jì)60年代,,美國(guó)就研究D-21高速、高空無人偵察飛機(jī),,采用沖擊發(fā)動(dòng)機(jī),,升限高達(dá)2.9萬米,最大速度3.35馬赫,。美國(guó)自稱這一機(jī)型是任何防空武器都無法擊落的,。開發(fā)這種高空、高速無人機(jī),,正是針對(duì)現(xiàn)代空防系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié),,而提出的攻擊型新武器。

  后來,,美國(guó)還研究了X-43A/B型,,也是高超音速飛行器。X-43A創(chuàng)造了9.7馬赫高超音速紀(jì)錄,,為世界所震驚,,令人矚目。

  據(jù)報(bào)道,,英國(guó)MQ-9“死神”無人機(jī)成功完成導(dǎo)彈投放試驗(yàn),,該機(jī)投放了“硫磺石”雙模工作的導(dǎo)彈,9次成功命中目標(biāo),,其導(dǎo)引方式是毫米波和半主動(dòng)激光雙制導(dǎo)集成方式。投放高度為6096米,,投放距離為7~12千米,。操作人員以手動(dòng)和自動(dòng)方式成功跟蹤目標(biāo)。這一試驗(yàn)有另一含義,,如果導(dǎo)彈內(nèi)有核彈,,這一試驗(yàn)成功,也意味著未來空爆核彈不必由人來完成,。此外,,用無人機(jī)投放炸彈,,這就很平常了。

  今年2月,,英國(guó)國(guó)防部和BEA系統(tǒng)集團(tuán)聯(lián)合對(duì)外宣布首架隱形無人戰(zhàn)機(jī)“雷神”,。該機(jī)可與美X-47B和法國(guó)研制的“神經(jīng)元”無人機(jī)相提并論,計(jì)劃于2030年服役,。該機(jī)特點(diǎn)是隱身性能好,、航速快、生存能力強(qiáng)和可靠性高,。該機(jī)最大起飛重量8000千克,,機(jī)長(zhǎng)12米,翼展10米,,高3.98米,,采用阿杜爾951發(fā)動(dòng)機(jī)和三角翼。該機(jī)可在全球任何地方通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)鏈接進(jìn)行控制,,目前尚為半自動(dòng)化操作,,由地面控制站遙控,通過網(wǎng)絡(luò)將目標(biāo)信息傳回地面站,,將來要升級(jí)為全自動(dòng),。

  讓無人機(jī)系統(tǒng)成為全球打擊的有效工具,這一研發(fā)思路與高超音速飛行器的研制目的是相同的,,這表明兩者研發(fā)可能會(huì)接軌,。

  從反衛(wèi)星的角度

  泰坦公司生產(chǎn)的高空太陽(yáng)能無人機(jī),其翼展為60米,,機(jī)翼上有3000塊太陽(yáng)能電池板,,有效載荷可達(dá)115公斤。該機(jī)可在2萬米高度上連續(xù)飛行5年,??深惐鹊厍蛲叫l(wèi)星,可用作特殊通訊裝置,,還可以每秒1G的速度傳輸資料(這比好多國(guó)家已開發(fā)的寬頻網(wǎng)速還要快),。

  此外,這種試制的背后目的,,可能還會(huì)利用這種無人機(jī)替代失效衛(wèi)星作偽衛(wèi)星,,也許還會(huì)發(fā)展為反衛(wèi)星工具。這一研發(fā)動(dòng)向,,也表明反衛(wèi)星是今后戰(zhàn)爭(zhēng)爭(zhēng)奪制空權(quán)的必要手段,,也是研制高超音速飛行器的另一目的,也表明兩者研發(fā)在反衛(wèi)星問題上可能會(huì)接軌,。X-37B就可以在軌道上執(zhí)行打擊敵方衛(wèi)星的任務(wù),。

  從反航母戰(zhàn)斗群的角度

  標(biāo)準(zhǔn)的防御導(dǎo)彈,,雖然能打擊超音速轟炸機(jī)等機(jī)動(dòng)目標(biāo),卻對(duì)付不了高超音速滑翔飛行器,。如果高超音速滑翔飛行器直接命中目標(biāo),,用常規(guī)彈頭就足以讓航母退出戰(zhàn)斗。美國(guó)海軍想通過航母戰(zhàn)斗群把美國(guó)軍力投射到危機(jī)地區(qū)的戰(zhàn)略構(gòu)想,,高超音速飛行器會(huì)對(duì)此形成嚴(yán)重威脅――這會(huì)動(dòng)搖美國(guó)海軍在太平洋上的主導(dǎo)地位,。

  專家們預(yù)測(cè),一旦高超音速反艦導(dǎo)彈服役,,將可能導(dǎo)致常規(guī)空襲武器裝備以及空防武器裝備產(chǎn)生變革,。

  其實(shí)20世紀(jì)70年代,蘇聯(lián)曾首次使用SS-NX-13彈道導(dǎo)彈做反艦導(dǎo)彈,,它的射程為700~1100千米,,飛行速度是4馬赫以上,主要用于攻擊美國(guó)的航母編隊(duì),。但它沒有服役,,可能是因?yàn)槟┲茖?dǎo)不過關(guān),準(zhǔn)確度太差,。

  綜上所述,,高超音速飛行器是基于航空和航天技術(shù)的發(fā)展,所提出的天基對(duì)地新型研發(fā)武器項(xiàng)目,,包含水平起降航天運(yùn)載器,、再入飛行器、高超音速巡航飛行器等多種類型,,它們具有飛行速度快,、飛行高度高、軍事響應(yīng)能力快,、高突防能力、能在短時(shí)間內(nèi)抵達(dá)全球任一地區(qū),,實(shí)施打擊各種軍事目標(biāo)。這將對(duì)國(guó)際戰(zhàn)略格局,、軍事實(shí)力對(duì)比,、科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展,產(chǎn)生重大而又深遠(yuǎn)的影響,。它將成為本世紀(jì)航空與航天技術(shù)研發(fā)新的制高點(diǎn),,也是航空史上繼飛機(jī)發(fā)明,、飛機(jī)飛行速度超音速后的又一突破,是劃時(shí)代的第三個(gè)里程碑,。

 

 

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