臨近空間飛行器—改變未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)規(guī)則的新型武器

劉 暢 許相璽

“臨近空間”是指距離地面20～100千米的空域，其下面的空域我們通常稱(chēng)為“天空”，是民航客機(jī)等航空器的主要活動(dòng)空間；其上面的空域就是我們通常說(shuō)的“太空”，是衛(wèi)星等航天器的運(yùn)行空間。臨近空間擁有大氣平流層、中間層和小部分的增溫層，跨越非電離層和電離層，大部分的氣體成分是均質(zhì)大氣，是具有非常重要價(jià)值的空域。臨近空間中沒(méi)有雨、云和大氣湍流現(xiàn)象，閃電、雷暴也比較少，溫度變化不大，在此空間運(yùn)行的飛行器會(huì)更平穩(wěn)和安全，還可以借助太陽(yáng)能、大氣浮力和風(fēng)力等自然資源，在執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間偵察任務(wù)時(shí)可降低能耗。

臨近空間飛行器分類(lèi)

無(wú)論是軍事應(yīng)用還是科學(xué)探索，臨近空間飛行器都是重要的載體和平臺(tái)，因此它成為各國(guó)競(jìng)相研究關(guān)注的熱點(diǎn)。臨近空間飛行器將是探索開(kāi)發(fā)利用臨近空間的主角，按照飛行速度馬赫數(shù)1為界，大于馬赫數(shù)1的為高速飛行器，小于馬赫數(shù)1的為低速飛行器。在高速飛行器中，當(dāng)前研究熱點(diǎn)為再入式滑翔飛行器和高超聲速巡航飛行器。低速飛行器中，按照其飛行特點(diǎn)可分為超長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)、平流層飛艇和高空氣球等。

臨近空間飛行器分類(lèi)及其特點(diǎn)

臨近空間飛行器發(fā)展現(xiàn)狀

高空氣球美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）、法國(guó)空間研究中心（CNES）、日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）、歐洲航天局（ESA）等知名航空航天研究機(jī)構(gòu)都大量使用高空科學(xué)氣球平臺(tái)在臨近空間進(jìn)行科學(xué)探測(cè)活動(dòng)，依靠國(guó)家基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)的持續(xù)穩(wěn)定支持，每年的飛行活動(dòng)在20次以上，取得了大量的成果。美國(guó)谷歌公司平流層氣球無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)項(xiàng)目嘗試通過(guò)高空氦氣球網(wǎng)絡(luò)給邊遠(yuǎn)地區(qū)30多億人帶來(lái)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。美國(guó)世景公司致力于用平流層氦氣球吊載的載人艙提供近太空邊緣的觀光旅游服務(wù)，目標(biāo)是每名乘客付費(fèi)7.5萬(wàn)美元可以在空中漂流5～6小時(shí)。

平流層飛艇近年來(lái)主要項(xiàng)目有美國(guó)軍用多用途高空飛艇（High Altitude Airship，H A A ）、探測(cè)器與結(jié)構(gòu)一體化（ISIS）飛艇、高空哨兵（HiSentinel）飛艇、Elefante集團(tuán)的平流層5 G通信項(xiàng)目、法意泰雷茲·阿萊尼亞宇航公司StratoBus、日本JAXA平流層飛艇以及韓國(guó)和中國(guó)的項(xiàng)目。高空飛艇縮比驗(yàn)證艇HALE-D在2011年7月進(jìn)行了首次試飛，在飛抵約9.75千米高度后出現(xiàn)爬升速率變慢等異常現(xiàn)象，鑒于繼續(xù)滯空將飄出空域許可范圍，在放飛2小時(shí)40分鐘后通過(guò)遙控指令釋放氦氣迫降在賓夕法尼亞州的叢林地帶。探測(cè)器與結(jié)構(gòu)一體化飛艇設(shè)計(jì)為巨大口徑的雷達(dá)與艇體結(jié)構(gòu)結(jié)合，能夠在20千米高空駐留，持續(xù)執(zhí)行預(yù)警偵察任務(wù)。該項(xiàng)目因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)超重問(wèn)題，首次飛行遲遲未能進(jìn)行，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于計(jì)劃進(jìn)度（原計(jì)劃2013年試飛）。高空哨兵飛艇2010年11月放飛，因動(dòng)力出現(xiàn)故障，未能實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)。此外，其他平流層飛艇項(xiàng)目也都因?yàn)榧夹g(shù)或其他原因而未能形成大規(guī)模應(yīng)用。

超長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)

高空氣球

平流層飛艇

超長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)美國(guó)太陽(yáng)神（Helios）號(hào)無(wú)人機(jī)由美國(guó)國(guó)家航空航天局與航空環(huán)境公司聯(lián)合研制，翼展達(dá)71 米。20 01年，太陽(yáng)神創(chuàng)下了無(wú)燃料飛行器飛行海拔高度的紀(jì)錄，飛行高度為29524米。該機(jī)2003年6月26日在夏威夷考艾島上的美國(guó)海軍太平洋導(dǎo)彈靶場(chǎng)發(fā)射，試驗(yàn)燃料電池系統(tǒng)時(shí)遭遇湍流而解體，墜入太平洋。歐洲空客公司的西風(fēng)（Zephyr）是一種太陽(yáng)能平流層無(wú)人機(jī)，利用太陽(yáng)能獲得能源驅(qū)動(dòng)飛行，填補(bǔ)與衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)和有人駕駛飛機(jī)互補(bǔ)的能力差距，以提供持久的本地衛(wèi)星服務(wù)。目前，最新型號(hào)的西風(fēng)-S無(wú)人機(jī)的翼展25米，可以實(shí)現(xiàn)至少30天的續(xù)航飛行，總質(zhì)量62千克，其中大約一半為電池質(zhì)量，有效載荷為5千克。尺寸更大的西風(fēng)-T無(wú)人機(jī)（其中的T指雙T形尾翼構(gòu)型），該機(jī)的翼展為33米，最大質(zhì)量高達(dá)140千克，可以攜帶20千克任務(wù)載荷。

高超聲速飛行器美國(guó)在20世紀(jì)60年代提出了一系列高超聲速飛行器發(fā)展計(jì)劃，先后建造了一系列用于高超聲速飛行試驗(yàn)的飛行器。20世紀(jì)90 年代制訂并實(shí)施了“即時(shí)全球打擊”計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)在1小時(shí)內(nèi)對(duì)全球任何目標(biāo)實(shí)施打擊的能力。美軍在2020財(cái)年為高超聲速科研項(xiàng)目申請(qǐng)了26億美元經(jīng)費(fèi)，其中大部分將用于發(fā)展高超聲速打擊能力。美軍的目標(biāo)是在2028年擁有一系列兼容海、陸、空三軍發(fā)射的武器系統(tǒng)，包括戰(zhàn)術(shù)射程高超聲速導(dǎo)彈和中程高超聲速導(dǎo)彈。美國(guó)陸軍已經(jīng)制定了一項(xiàng)為期5年、價(jià)值11億美元的新計(jì)劃，用于開(kāi)發(fā)一種公路機(jī)動(dòng)的遠(yuǎn)程高超聲速武器（LRHW）。該系統(tǒng)將采用兩級(jí)助推器發(fā)射一種常規(guī)高超聲速滑翔彈頭，可執(zhí)行縱深打擊以對(duì)抗敵方的反介入/區(qū)域拒止能力。2020年6月12日，美國(guó)空軍在愛(ài)德華空軍基地完成了新型空射快速響應(yīng)武器（ARRW）原型樣機(jī)的首次系留飛行試驗(yàn)。本次試驗(yàn)中，一架B-52轟炸機(jī)攜帶僅裝備傳感器的ARRW原型機(jī)，并未安裝戰(zhàn)斗部。試驗(yàn)過(guò)程中，原型機(jī)與載機(jī)未進(jìn)行分離。本次試驗(yàn)主要收集相關(guān)飛行環(huán)境數(shù)據(jù)和飛機(jī)控制數(shù)據(jù)，包括導(dǎo)彈武器自身及其外掛裝置和載機(jī)的氣動(dòng)阻力、振動(dòng)等數(shù)據(jù)。ARRW項(xiàng)目計(jì)劃在2022年實(shí)現(xiàn)初始作戰(zhàn)能力，原型樣機(jī)的設(shè)計(jì)工作由洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)。2018年12月26日，俄國(guó)防部完成了先鋒高超聲速導(dǎo)彈服役前的最后一次發(fā)射試驗(yàn)，高超聲速?gòu)楊^通過(guò)水平和垂直機(jī)動(dòng)，命中6000千米外的預(yù)定目標(biāo)，各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)全部得到驗(yàn)證，該導(dǎo)彈已于2019年開(kāi)始服役，副總理尤里·鮑里索夫稱(chēng)先鋒導(dǎo)彈在試驗(yàn)中速度達(dá)到馬赫數(shù)27。此外，法國(guó)、澳大利亞、德國(guó)、印度、日本、歐盟等國(guó)家或聯(lián)盟均開(kāi)展了超高速臨近空間飛行器的研究計(jì)劃，各有特色并均取得了可觀的進(jìn)展。

臨近空間飛行器已經(jīng)成為未來(lái)兵器譜的新寵

結(jié)語(yǔ)

臨近空間因其獨(dú)特的地理位置優(yōu)勢(shì)，作為未來(lái)陸、海、空、天、電五維一體化戰(zhàn)場(chǎng)的重要部分，成為當(dāng)前科學(xué)研究的熱點(diǎn)、大國(guó)博弈的戰(zhàn)略要地。美國(guó)在2016年明確指出，目前還不存在能夠?qū)古R近空間武器的防御系統(tǒng)，面對(duì)臨近空間武器所帶來(lái)的巨大威脅，最好的辦法是研究同等技術(shù)水平的臨近空間武器。未來(lái)，我國(guó)應(yīng)不斷探索，繼續(xù)努力，建議從以下3個(gè)方面著手，提高中國(guó)臨近空間開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平，爭(zhēng)取早日在世界臨近空間武器研究領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。

加強(qiáng)頂層謀劃，聚焦戰(zhàn)略和實(shí)戰(zhàn)。對(duì)未來(lái)科技和戰(zhàn)爭(zhēng)的需求和關(guān)鍵技術(shù)做出正確的評(píng)估，明確臨近空間功能定位，與航天、航空等其他圈層活動(dòng)充分互動(dòng)，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，揚(yáng)長(zhǎng)避短，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，明確發(fā)展路線。

健全體制機(jī)制，加強(qiáng)軍民融合。優(yōu)化組織管理體系、加強(qiáng)裝備建設(shè)力量，確保軍地協(xié)同、需求對(duì)接、信息互通和資源共享機(jī)制順暢高效，消除“軍轉(zhuǎn)民”“民參軍”壁壘。形成軍民密切協(xié)同、體系開(kāi)放互通、市場(chǎng)良性競(jìng)爭(zhēng)、成果快速轉(zhuǎn)化、資源合理共享的良好局面。

堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新力量融合。發(fā)揮軍工集團(tuán)、中科院、高等院校、軍內(nèi)科研單位、民口企業(yè)的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，共同形成強(qiáng)大的創(chuàng)造力，聚力突破瓶頸短板。面對(duì)臨近空間科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域絕好發(fā)展契機(jī)，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)全面創(chuàng)新，走出一條科技強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)強(qiáng)、國(guó)家強(qiáng)的發(fā)展新路徑。