高超音速武器：天下武功，唯快不破

程醉

20世紀(jì)90年代末，美國(guó)五角大樓出臺(tái)了一項(xiàng)“全球敏捷打擊”計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃的核心內(nèi)容就是要研制一種新型的武器，從而使美軍具備在一小時(shí)內(nèi)打擊全球任何一個(gè)目標(biāo)的能力。于是，高超音速武器便應(yīng)運(yùn)而生。各軍事大國(guó)對(duì)它趨之若鶩，紛紛制定了研制計(jì)劃。

一

毫無(wú)疑問(wèn)，高超音速武器的出現(xiàn)將從根本上改變未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的模式。那么，高超音速武器究竟是一種什么樣的武器呢？

自從噴氣式飛機(jī)等航空器出現(xiàn)之后，“馬赫”這個(gè)速度計(jì)量單位便頻頻出現(xiàn)在了人們的視野里。“馬赫”是以?shī)W地利物理學(xué)家馬赫的名字而命名，運(yùn)用在航空器方面一般指“飛行馬赫數(shù)”。它是飛行器在空氣中的運(yùn)動(dòng)速度與該高度前方未受擾動(dòng)的空氣中的音速的比值。

注意啦，重要的事情只說(shuō)一次！“馬赫數(shù)”與“音速”是兩個(gè)完全不同的概念。

音速是聲波在介質(zhì)中的傳播速度。介質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)不同，聲波的傳播速度也不一樣。比如，聲波在水中和在大氣中的傳播速度差距就很大。另外，在海平面的空氣中，氣溫每升高1℃，音速約每小時(shí)增加2.16千米。

馬赫數(shù)是飛行器的飛行速度與當(dāng)?shù)匾羲僦取Ｒ虼?，在不同氣象、不同氣溫條件下，馬赫數(shù)是不同的。所以，馬赫數(shù)并不能固定地?fù)Q算成每小時(shí)多少千米，我們只能通過(guò)馬赫數(shù)來(lái)大致了解飛行器的速度。一般物理學(xué)上定義為在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15℃的條件下，聲波在空氣中的傳播速度約為每秒344米，換算下來(lái)約為每小時(shí)1238千米。

當(dāng)飛行器的速度小于0.8倍音速稱(chēng)之為“亞音速”，速度在0.8～1.2倍音速之間稱(chēng)“跨音速”，速度在1.2～5倍音速之間稱(chēng)“超音速”，速度在5～10倍音速之間稱(chēng)“高超音速”，速度達(dá)到10～25倍音速稱(chēng)“高一超高音速”，速度大于25倍音速則稱(chēng)為“超一超高音速”。

由此可見(jiàn)，高超音速武器就是指以高超音速飛行技術(shù)為基礎(chǔ)，能以5倍以上音速飛行的武器。目前，高超音速武器大致可分為高超音速滑翔飛行器、高超音速巡航飛行器、高超音速飛機(jī)這三大類(lèi)。

二

高超音速飛行器的概念，最早由奧地利科學(xué)家歐根·桑格爾博士于1933年在其《火箭飛行技術(shù)》一書(shū)中提出。他想象中的“火箭飛機(jī)”， 能夠在火箭的推送下進(jìn)入太空以獲得一定的速度矢量，然后在大氣層和太空的交界處利用重力和空氣升力的聯(lián)合作用，以“打水漂”的方式實(shí)現(xiàn)10馬赫的速度在70千米高度飛躍20000千米以上的距離。桑格爾的設(shè)想被認(rèn)為是高超音速滑翔飛行器的源頭，其飛行軌跡也被稱(chēng)之為“桑格爾彈道”。

那么，我們?nèi)绾蝸?lái)區(qū)分高超音速武器和傳統(tǒng)高速飛行武器呢？高超音速武器又具備哪些特點(diǎn)呢？

飛行軌跡全程可控，彈道位于臨近空間，采用了飛行器的氣動(dòng)布局，飛行速度大于5馬赫是衡量超高音速武器的主要標(biāo)準(zhǔn)，也是區(qū)別其與傳統(tǒng)高速飛行武器的主要指標(biāo)。

高超音速武器具有的首要特點(diǎn)當(dāng)然就是速度快。例如，以?xún)傻刂g的距離5000千米計(jì)算，普通的民航客機(jī)速度大約為每小時(shí)800千米，它完成這個(gè)航程至少需要6個(gè)小時(shí)以上，而如果高超音速武器以5馬赫的速度飛行，只需要50分鐘左右，以10馬赫的速度飛行僅需25分鐘。

高超音速武器具備的第二個(gè)特點(diǎn)是防御難。因?yàn)樗俣葮O快，它留給對(duì)方的防御時(shí)間就非常短暫。同時(shí)，它還擁有與傳統(tǒng)導(dǎo)彈不同的跳躍式彈道系統(tǒng)。這種彈道是不規(guī)則的，很難預(yù)測(cè)。

高超音速武器具備的第三個(gè)特點(diǎn)是命中精度高、破壞力大。高超音速武器全程制導(dǎo)，導(dǎo)航誤差小，能夠十分精準(zhǔn)地打擊目標(biāo)。它的戰(zhàn)斗部采用的是動(dòng)能彈，在重力加速度的作用下，其在高超音速飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊波以及高溫、高壓，從而產(chǎn)生很大的破壞力。

高超音速武器具備的第四個(gè)特點(diǎn)是附帶損傷小。由于它采取的是動(dòng)能撞擊，并且命中精度高。所以，它自然而然對(duì)打擊目標(biāo)以外的其他地方帶來(lái)的損傷就會(huì)減少。

三

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，美國(guó)、蘇聯(lián)等軍事強(qiáng)國(guó)就已經(jīng)開(kāi)始研制高超音速武器。到目前為止，包括印度、德國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)，開(kāi)展高超音速武器研制的國(guó)家已經(jīng)有十多個(gè)。

從2000年開(kāi)始，美國(guó)開(kāi)始秘密進(jìn)行了一系列的高超音速飛行器試驗(yàn)。他們將高超音速導(dǎo)彈、高超音速偵察飛機(jī)以及高超音速空天飛機(jī)作為其未來(lái)高超音速武器的主要發(fā)展方向。

所謂空天飛機(jī)是航空航天飛機(jī)的簡(jiǎn)稱(chēng)，它既有飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)又有火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠從飛機(jī)場(chǎng)跑道上起飛，以高超音速在大氣層飛行，然后直接進(jìn)入太空。

由美國(guó)波音公司研制的X-37B無(wú)人駕駛空天戰(zhàn)斗機(jī)是世界上首架既能在地球衛(wèi)星軌道上飛行，又能進(jìn)入大氣層的航空器，結(jié)束任務(wù)后還能自動(dòng)返回地面的高超音速空天飛機(jī)。

X-37B全長(zhǎng)8.9米，高2.9米，翼展4.55米，發(fā)射重量約5噸，其載荷艙能夠容納重達(dá)227千克的有效載荷。它由“阿特拉斯-5”運(yùn)載火箭送入近地軌道，其在軌速度可達(dá)每小時(shí)28044千米（約22馬赫）。

SR-72高超音速無(wú)人偵察機(jī)，代號(hào)“臨界鷹”，是由美國(guó)洛克希德·馬丁公司研制的集情報(bào)收集、偵察、監(jiān)控、打擊等諸多功能為一體的高超音速武器。由于它是用來(lái)替代SR-71“黑鳥(niǎo)”高空高速偵察機(jī)的，因此也被稱(chēng)之為“黑鳥(niǎo)之子”。

SR-72設(shè)計(jì)的飛行速度可達(dá)6馬赫，采用了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)與超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合的動(dòng)力模式。其先用渦輪引擎讓飛機(jī)加速至3馬赫，然后使用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速到6馬赫。從目前美國(guó)披露的信息來(lái)看，SR-72大約將于2020年進(jìn)行首飛，預(yù)計(jì)到2030年左右開(kāi)始服役。

四

2018年底，在成功試射了一枚高超音速導(dǎo)彈之后，俄羅斯總統(tǒng)普京宣布：“俄羅斯至此擁有了一種新型戰(zhàn)略武器?！?/p>

實(shí)際上，早在幾年前俄羅斯便成功試射了高超音速武器彈頭YU-71。YU-71的飛行速度超過(guò)每小時(shí)11000千米（約9馬赫），它既可以用作洲際彈道導(dǎo)彈的彈頭，也可以裝備在遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)上。

YU-71利用洲際彈道導(dǎo)彈的液體火箭推送到大氣層以上的高度，然后采取跳躍和變軌的方式來(lái)突破對(duì)方的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。歐美將它稱(chēng)之為“航空彈道飛行器”，這也意味著YU-71的飛行軌道無(wú)法預(yù)測(cè)。也就是說(shuō)，它可以任意機(jī)動(dòng)，使敵方的防空和反導(dǎo)系統(tǒng)根本無(wú)法攔截。

3M22鋯石高超音速反艦巡航導(dǎo)彈是俄羅斯最新研制的一種高超音速武器，被俄羅斯媒體盛贊為“無(wú)懈可擊的航母殺手”。其射程約400千米，飛行速度可達(dá)8馬赫。俄軍計(jì)劃將其首先裝備在“彼得大帝”號(hào)和“納希莫夫海軍上將”號(hào)核動(dòng)力巡洋艦上。

從理論上來(lái)說(shuō)，導(dǎo)彈速度一旦超過(guò)2.5馬赫，目前所有的防空、反導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)它都只能“望塵莫及”。首先攔截導(dǎo)彈的速度根本追不上速度8馬赫的鋯石高超音速反艦巡航導(dǎo)彈。其次，防空炮火的雷達(dá)甚至都捕捉不到它。再者，因?yàn)樘?，艦船的近防武器系統(tǒng)也對(duì)它基本無(wú)效。

眾所周知，傳統(tǒng)的突防武器的速度一般都在3馬赫以下，高度則在30千米以下。而高超音速武器的速度至少可以達(dá)到5馬赫以上，高度可達(dá)100千米。這就使得現(xiàn)有的防空反導(dǎo)系統(tǒng)都形同虛設(shè)，全無(wú)用武之地。

不過(guò)，到目前為止能夠成功試射高超音速武器的國(guó)家仍然寥寥無(wú)幾。由于在研制過(guò)程中還存在許多難以解決的技術(shù)問(wèn)題，比如怎樣突破高超音速武器飛行當(dāng)中的熱障問(wèn)題（飛行器飛行速度超過(guò)一定界限時(shí)，因高速氣流引起機(jī)體表面溫度急劇升高而遇到的障礙）、控制技術(shù)、變軌技術(shù)等，所以高超音速武器距離投入實(shí)戰(zhàn)可能還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。