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有它才算超級大國:這三件武器讓中國一小時打遍全球


有它才算超級大國:這三件武器讓中國一小時打遍全球



無堅不摧,唯快不破,數百年來,人們對於武器性能的追求,大體可歸於防護、威力和速度三大要素。為了追求防護力,誕生了裝甲艦和坦克,為了追求威力,誕生了核彈和氫彈,為了追求速度,誕生了超音速戰機和彈道導彈。現在,一場高超音速武器競賽,又在世界各主要強國之間展開,這一次,中國很榮幸的位居領跑地位。

2016年以來,中國連續曝光有關高超音速武器的消息,引發了美俄等國的高度關注。據美國《華盛頓自由燈塔》網站報道,4月22日報道,中國在山西成功進行了高超音速滑翔飛行器(HGV)的武器試驗,這是代號DF-ZF(此前被稱為WU-14)的高超音速武器的第七次試驗,飛行器發射升空後,穿過大氣層邊緣,以10倍以上音速,在8~10萬米的高度滑翔飛行,準確命中數千公里外中國西部地區的靶場。


擁有霸權地位的世界超強國家,大多都有幾樣很強悍的武器,這些武器為超級強國維持其霸權地位立下汗馬功勞,例如大英帝國時代的戰列艦和無畏艦,美國的航空母艦和戰略轟炸機,蘇聯的坦克洪流和戰略核潛艇。進入新世紀以後,美國的霸權地位不斷地受到中國等新興力量的挑戰,一些標誌性武器,例如中國海洋監視衛星和中遠程反艦彈道導彈相結合的遠程制海武器體系,成為打破強國之間戰場僵局的「革命性武器」,現在,中國的革命性武器又增添了高超音速飛行器。


目前世界只有三個國家在高超音速飛行器領域取得了卓有成效的研發成績,那就是中國、美國和俄羅斯。預計在10至15年內,其他國家都只能看著中美俄的高超聲速飛行器流口水。



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美國在高超音速飛行器領域起步最早,技術最先進,成就最大。早在冷戰期間就進行了多個高超聲速飛行器試驗計劃,1996年開始X-43A/B/C/D四種飛行器計劃,其中X-43A進行了飛行試驗,使用氫燃料超燃衝壓發動機。在2004年進行的X-43A試飛中,發動機持續工作12 秒,最大速度突破 了9.8 馬赫。這次試飛使美國成為人類第一個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器自主飛行的國家。美國隨後又推出了X-51A「馭波者」和HTV-2「獵鷹」等多個高超音速武器項目,這些被稱為「自1903年萊特兄弟首次飛行以來航空技術的最大突破」的武器,標誌著美國的高超聲速技術進入應用階段。


作為傳統的軍事技術強國,俄羅斯在高超音速武器領域也不甘落後,儘管國家經濟還比較困難,但俄羅斯還是在4月27日進行了Yu-71高超音速飛行器的第四次測試,飛行速度超過每小時1萬公里,Yu-71高超音速彈頭由RS-18B「薩爾馬特」井下部署液體燃料洲際彈道導彈發射,既可以攜帶核彈,也可以攜帶常規彈藥,在飛行過程中可以任意機動,其滑翔式的飛行軌道無法預測,能夠有效穿透美國的彈道導彈防禦系統。從2011年12月首次試射以來,Yu-71的前四次試驗都以失敗告終,4月19日的試驗是其第五次發射,獲得完全成功。俄軍宣稱Yu-71高超音速彈頭還將進行1-3次試驗,計劃在2018年進入實戰部署階段,不過由於目前俄羅斯財政陷入困境,俄軍的計劃可能會沒有變化快。



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俄羅斯的另一個高超音速武器項目是3K-22「鋯石」高超音速導彈,這是一種以反艦為主的戰術巡航導彈,能夠以5-6馬赫的高速飛行,射程達到400公里。「鋯石」導彈在今年的3月份完成了首次試射,計劃在2020年配裝目前正接受改裝的「彼得大帝」號核動力巡洋艦。


中國在高超音速飛行器領域起步較晚,但進步神速,擁有一個規模和研製進度都不亞於美國的龐大高超聲速武器發展計劃。高超聲速飛行器指的是飛行速度大於5馬赫,在大氣層內和跨大氣層飛行的飛行器。按照《國家中長期科技規劃(2006~2020年)》,中國高超聲速技術的發展將分為三個階段:


1、在2020年前研製出兩種高速武器,一是高超聲速滑翔戰鬥部,速度超過10馬赫,射程數千至上萬公里,由彈道導彈發射,以跳躍-滑翔彈道在大氣層邊緣飛行。二是大氣層內飛行的高超聲速巡航導彈,最大速度超過6馬赫,射程1000~2000公里,可由多平台裝載。


2、在2020~2030年,研製出組合循環式發動機的高超聲速飛機,巡航速度超過5馬赫,航程1萬公里以上,可實現1~2小時全球到達。


3、到本世紀中葉,研製出可重複使用的空天飛機,跨大氣層飛行,高空速度可達12~25馬赫,能直接進入地球軌道,完成任務後再入大氣層滑翔、水平降落。

中國的「高超聲速飛行器科技工程」已經被列為國家重大專項之一,在2009年10月成立了國家高超聲速飛行器技術研究中心,國防科技大學的高超聲速飛行器技術試驗基地,航天科工三院成立了國家高超聲速技術工程中心。西北工業大學2011年到2015年開展的臨近空間高動態飛行器研究項目,目標是美國X-43A,為我國未來十五到二十年高超聲速巡航導彈項目提供技術支持。這些機構在氣動研究,高超聲速飛行器總體設計,超燃衝壓發動機,地面模擬試驗、超聲速流動燃燒機理等方面研究取得了重大進展。


根據動力不同,中國目前有三個的高超音速飛行器技術路線。


一是無動力的助推-滑翔彈道式飛行器,是指利用彈道導彈的火箭發動機助推加速到高超聲速,然後在大氣層邊緣飛行的中遠距離滑翔飛行器,主要用於遠程快速打擊。2014年1月9日,中國在山西五寨導彈基地首次試驗了10倍音速的超級武器——WU-14高超音速飛行器(現在稱為DF-ZF),它以東風21或東風31彈道導彈作為助推動力,可以實現跨大氣層滑翔飛行,作為全球打擊武器,能夠突破美國導彈防禦體系。到今年4月,WU-14已經進行了七次試射,按照美國人的推測,該武器系統已經十分接近定型,預計五年內就能進入實戰部署狀態。



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WU14的飛行過程與美國HTV-2「獵鷹」高超音速飛行器類似,在實戰中,WU14由一枚彈道導彈發射,抵達彈道頂點時,飛行器與火箭分離,下降高度進入大氣層邊緣,彈道近似跳躍-滑翔狀態,以10馬赫以上速度在大氣層邊緣機動和飛行。


WU-14高超音速飛行器的彈道剖面就像是在大氣層打水漂,它能夠以10馬赫以上速度做任意機動,可以直接再入大氣層,俯衝攻擊地面、海面目標,例如航空母艦。也可以當作轟炸機使用,在適當的位置拋出炸彈、導彈武器攻擊目標。飛行器可以選測靈活的飛行彈道,繞過美國彈道導彈防禦系統,通俗的說就是可以瞄準美國,但是先對著阿根廷打過去,在南美洲拐個彎,最後打到華盛頓,讓阿拉斯加和太平洋上的導彈防禦系統變成擺設。


二是組合循環噴氣發動機推進的高超音速飛行器。它是一種集成渦輪發動機、衝壓發動機、火箭發動機等多種動力的飛行器,能實現可重複的天地往返航天運輸。這意味著普通人上太空的成本和門檻將大大降低。串聯式渦輪衝壓組合發動機比較適合研製高速有人或無人駕駛的偵察機,譬如美國的SR-72「臨界鷹」高超音速無人偵察機,SR-72是SR-71的後繼機型,其最大特點是採用渦輪噴氣發動機和超燃衝壓發動機組合動力,採用飛翼布局,可以6馬赫高超音速飛行,能連續飛行24小時。在《中國航空報》發表文章表彰中航工業安慶公司發動機組在多型產品方案評審中的事迹,提到我國為某飛機配套的首次新研的串聯式渦輪衝壓組合發動機項目,這顯然是國內正在進行高超聲速載人飛機項目的一部分。


據中國航空新聞網報道,今年初,在我國某試飛試驗基地,進行了某型高速驗證機的首次試驗飛行,該型飛機任務剖面特殊、飛行方式獨特,飛行速度和高度更是遠超試飛中心成立以來所有其他試飛機型。文章還稱這是一種跨代式的飛行器,此次試飛實現了試飛中心在高超音速試飛領域的突破,標誌試飛中心在該型機試飛技術領域內更加成熟。這個報道就是中國航天科技集團正在研製的「組合動力飛行器」項目,即依靠組合式動力裝置進行高速自主飛行的高超音速飛行器。


三是使用超然衝壓發動機的高超音速飛行器和高速導彈武器。要想實現大氣層內的高速巡航飛行,就需要使用衝壓發動機,中國早在上世紀80年代就開始探索衝壓發動機導彈,先後研仿蘇制薩姆6導彈衝壓發動機,研製鷹擊-1/3超音速反艦導彈,仿製俄羅斯X-91反輻射導彈,研製鷹擊-12遠程超音速反艦導彈等多個型號,具有豐富的衝壓發動機研製經驗。但是上述這些導彈採用的衝壓發動機都是傳統的亞音速燃燒室,空氣流速為亞音速,導彈速度最多在4馬赫以下,再往上提速時就遇到了問題,當飛行速度越來越快時,進氣道吸入的空氣也變成了超音速,超音速空氣直接進入燃燒室和燃料混合燃燒,相當於在12級大風中點燃一顆火柴並且要求穩定燃燒,這在技術上非常難,而實現了這一技術的發動機就是超燃衝壓發動機。



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軸對稱設計的高速巡航導彈,採用環形頭部進氣道和推力矢量技術,最大射程超過1200公里,最小射程在100公里,速度4倍音速以上,戰鬥部300公斤,全程飛行只需要8分鐘,是穿透防空網的利器。


我國的超燃衝壓發動機一直由航天三院主要負責研製,目前已有了突破性進展。根據公開文獻顯示,中國早在1999年就研製成功世界首台航空煤油再生冷卻超燃衝壓發動機(美國X-51A發動機採用特殊吸熱型碳氫燃料)。中國在2012年首次實現了軸對稱式高超聲速飛行器成功試飛,飛行高度超過2萬米,飛行速度大於5倍音速,此次試驗初步驗證了吸氣式超燃衝壓發動機及軸對稱式飛行器的制導與控制技術。


有了首次試飛成功,接下來還要做發動機和飛行器的自主飛行試驗,在真實飛行條件下驗證高超聲速飛行器、超燃衝壓發動機,是全面突破高超聲速飛行器技術的必經之路,技術難度極大。世界上只有美國近年實施了10次自主飛行試驗,其中6次失敗。


那麼,人類第二個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器自主飛行的國家是誰呢,並非俄羅斯等航空工業大國,也不是歐洲日本等發達國家,答案是中國。



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在不久前航天系統對於中國青年五四獎章獲得者,中國航天科工三院301所總設計師陸紅的專題報道中,首次曝光了獲得國防科技特等獎的某「重大專項試驗飛行器」,即高超音速巡航導彈。



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中國在2014年進行了超燃衝壓發動機動力系統驗證機的自主飛行試驗,獲得了圓滿成功。2015年的國防科技技術進步特等獎,被授予中國航天科工三院的國家某「重大專項試驗飛行器」工程,根據陸續披露的官方消息,這個工程就是我國的下一代高超音速巡航導彈。這個試驗飛行器採用非軸對稱的乘波體構型,屬於「原始性創新」,沒有參照物,世界獨一無二。2011年實現首飛,2014年試飛圓滿完成。


超燃發動機的高超音速飛行器在武器領域的應用,特別適合進行遠程快速打擊。例如美國的全球快速打擊計劃,旨在1小時內打遍全球任何一個角落。現在美國當然是這一領域的絕對領導者,但中國也在奮起直追,在實現以超燃衝壓發動機為動力的高超聲速飛行器試驗成功以後,中國就可以以該技術為基礎研製高超音速遠程巡航導彈。


中國目前存在數個高超音速飛行器計劃,包括遠程彈道導彈助推的跨大氣層高超音速滑翔飛行的全球打擊武器,使用混合渦輪衝壓發動機動力的有人/無人駕駛高超音速飛機,使用超燃衝壓發動機動力的高超音速巡航導彈。這些技術都緊追美國,與美國正在發展的各項高超聲速研究項目一一對應,這說明中國正在以追趕並超越美國的最尖端航空技術為目標,並且取得了喜人的成功。


以高超音速飛行器為代表的尖端武器技術,是中國在一百年內保持世界超強地位的有力保障。


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