中國高超聲速機動彈頭:從模仿到超越美國兩代
【文/觀察者網專欄作者 席亞洲】
昨天的列車,我們通過兩位空氣動力學領域專家的獲獎項目,對我國高超聲速空氣動力學方面的試驗飛行器和試驗設備,有所管窺。
這些成果,是這些光華獎提名者個人的榮譽,也更是他們所帶領的團隊,以及他們所代表的研究機構,乃至從事這一項目的中國所有科研人員的榮譽——因為今年光華工程獎在這一領域的提名人中,除了一位從事艦炮技術研究,一位從事飛翼無人機技術研究外,其餘幾位,加上屬於另一個部類中的一位提名人,獲獎項目都與高超聲速技術有關。
可以說,這次「光華」獎,就是對我國首次在國家安全的重大科研項目方面,超越美、俄,走到世界領先地位的一次全面褒揚。
2012年的AHW
2004年的X-43A看起來都好像很厲害啊……
回顧21世紀初到2017年,美國在高超聲速技術方面的發展腳步。2004年,X-43A試飛;2010年,HTV-2試飛,同年,X-51A試飛。試驗結果,HTV-2試飛失敗,X-43A沒有完全成功,X-51A也沒沒有持續進行試飛。但這些不過是美國高超聲速試驗這座巨大冰山露出水面的部分,他們還有大量公開和未公開的,基礎性試飛。2010年後,美國高超聲速技術雖然磕磕絆絆,但終於進入向實用化過度的階段,這期間的代表產品就是美國陸軍AHW導彈——也就是在2014年一聲爆炸,至今未能恢複試飛的,美國第一種驗證高超聲速助推——滑翔技術,讓這一技術向武器化過度的試驗產品。
從美國這些坎坷的試驗道路可以看出,高超聲速飛行器絕不是一種順理成章,水到渠成的東西,需要大量投入人力、物力,開展巨量的基礎性試驗——其中絕大部分都成了「成功之母」。
反過來看,昨天我們提到的中國高超聲速試驗飛行器一步一步的發展,「冰山露出水面的一角」全是成功——這表明背後進行的基礎性試驗很可能比美國的更多,或者研究效率更高,方法更對路。
總之,在美國稍有放鬆,但從未真正停止投入的這個領域,中國能夠後來居上——這要歸功於全體中國從事這一領域的科學家、工程師和技術人員!是你們的「光華」照亮了中國未來國防科技的最前沿!
接下來,我們開始解讀另一位總師的成就。與昨天兩位主要從事基礎性研究不同,這位是我國多種中遠程導彈的型號總師。
在「光華」評獎文件中,我們看到,這位總師在1996-2002年間 ,主持了我國高超聲速再入機動彈頭的工程研製,研製出我國首型再入空氣舵機動彈頭。
關於這一貢獻,後面又有文字寫道:
1,創建及動彈頭氣動設計體系,實現我國彈頭由凈穩定設計到臨界穩定控制的突破。這種彈頭的氣動外形為:「雙錐匹配、體舵互補」,「小鈍度雙錐體+四個全動式空氣舵」
2,攻克空氣舵熱防護等關鍵技術,研製出重達噸級(國外僅650公斤)的首型再入機動彈頭。
1999年閱兵式上的DF-15,還沒有彈頭機動能力
美國「潘興2」是第一種實戰化的具備精確制導能力的彈道導彈
潘興2重7.6噸,射程2000公里,彈頭重量650公斤
東-15B的相關技術是跟蹤潘興2的產品,但突破了其重量限制,達到1噸重
東-15B的打擊效能因此遠高於潘興2,射程800公里,對於其承擔的打擊台灣、沖繩等地目標的任務來說夠了
從文中我們可以看出,這種彈頭的前期研製工作,早在1989年就已經開始。
航空科技集團研製的,最早的空氣舵機動彈頭——就是東風-15B導彈的彈頭了。
而這個彈頭的外形,也符合上面的描述。
此外,通過交叉對比其他文件,我們也可以再次確認,因為我國針對美國「潘興2」相關技術的跟蹤研究,也是在1989年開始的,而這個工作的成果,最終也就運用到了東風-15B導彈上。
此外,我們看到在被提名總師的重要科技獎項中,提到一項「在國內外首次提出可替代實彈飛行試驗,模擬垂直打擊的『火炮下射』動態威力試驗方法」——申報並獲批立項「國家某高新工程」建設,成為國內常規戰術導彈動態會上威力考核的試驗規範。
試驗中,可能需要先把大炮放平,來「裝填」測試用的戰鬥部和裝葯,然後就會被裝到高塔上,對著地面上的靶標進行試射
這就怪不得東-15C的彈頭這麼細……因為大炮的口徑畢竟有限……當然了後面或許我們會造出更大的大炮……
台灣「佳山」基地機庫本身上面有據稱175米的花崗岩,即使是15C的鋼釘也打不穿,但是給你8個出口都炸塌了的話……呵呵呵
而眾所周知,我國第一種「碉堡殺手」導彈,正是東風-15C,而我國的各種常規穿透戰鬥部的研製,也正是從該項目獲獎的2002年後,開始加速進行的。此外,這也是一個「功防結合」項目,對於我國建設新型地下防禦設施,有很高的意義。
通過東風-15B、C導彈的研製,我國在中程彈道導彈空氣舵機動彈頭技術方面,實際上已經超越了當年的參考對象「潘興2」。這既滿足了我國21世紀初,對台灣、沖繩等目標的威懾需求,也大大提高了我國研製更新型高超聲速機動(東-15B的高空拉起原理實際上已經是高超聲速機動技術的運用)導彈的信心——相關的成果也在促進了航天科工集團研製東-21CD導彈。
這位總師的第二項重要成果——就是2015年「勝利大閱兵」上驚艷亮相的東風-26導彈。
至今記得勝利大閱兵上那句引起世界驚訝的:能夠攻擊海上大型艦艇目標
文件中是這樣寫的:
研製成功首型固體中遠程機動核導彈,形成我國「核常兼備、一彈多用」中遠程精確制導導彈。
文章里寫道兩次神秘的試驗:
第一次大約是在2006年左右,通過XX-XX飛行演示驗證,首次演示彈道導彈「數字化」,一車一彈全方位無依託任意點發射,具備「樹起來就打」的能力。
關於這次試驗,後面在成果列表裡面也有提到,是這樣寫的:主持「一車一彈」信息化發射平台、激光慣組、水平瞄準等技術攻關,將發射準備時間縮短2/3……首次提出並實現陸基機動戰略核導彈機動數千公里後直接發射並取得圓滿成功。
東風-31導彈發射車基本上比較空,只有起豎和發射功能,沒法進行自檢,實際上需要輔助車輛共同行動,所以一般依託長城工程部署
東風-31A導彈也是這樣,圖為其保障車輛
東-31A雖然具備了一定的機動部署能力,但依然需要事先鋪設的硬化場坪來發射(場坪可以進行偽裝,發射前把上面的雜草掃開,就是圖裡這樣)
發射前需要進行比較繁瑣的檢測和準備工作
而這一項目同時也是「中遠程機動和導彈實戰化驗證項目」。
根據這些文字,我們大致可以推測,這是用「東風-31」導彈進行的試驗,因為在2006年時,東風-31A導彈尚未成熟——但是東風-31A導彈並未具備「無依託」發射技術。因此我們可以推測,雖然無依託技術研製成功,但因為當時東-31A導彈已經進入定型試驗階段,也就沒有繼續為其追加這種技術。
在去年「沙場閱兵」中,我們看到東風-31AG導彈首次亮相,這種導彈就採用了無依託發射技術。我們可以猜測,在東-31導彈「一車一彈」試驗後,東-31AG導彈的研製成功,就已經是時間問題了。
這也可以看出這次「一車一彈」從總裝廠出來就機動數千公里,進行發射的驗證試驗,確實是大大推進了我國的彈道導彈實戰化進程。
筆者猜測,這會不會就是進行「一車一彈」試驗的東風-31導彈呢?
「一車一彈」試射的直接成果——東風-31AG導彈,這大大提高了我國洲際彈道導彈的實戰水平
從那之後,東風-21D導彈,東風-31AG導彈、東風-26導彈,以及最新的東風-41導彈,都使用了這種技術。
隔壁「送人上西天」家的東-21D導彈也採用了在「一車一彈」試驗中得到檢驗的無依託發射技術
第二次「神秘」試驗,時間約為2010年,文中成為XX-XT飛行演示驗證,,解決了核常兼備、陸基機動遠程攻擊、空氣舵彈頭再入強機動飛行、末制導米級精度打擊等難題。
因為我們已經知道,這個試驗的最後成果,就是東風-26中遠程導彈,所以,這個XX-XT導彈,筆者推測,應該是用同樣屬於中遠程的前一代導彈平台改裝,也就是東風-4導彈。
這枚DF-4T導彈,可能安裝了為東風-26預研的新一代機動式彈頭,進行了再入試驗。
東風-4中遠程彈道導彈,東風-26導彈就是為了替換它而開發的
想像一下,把東-26的這個機動彈頭「嫁接」到東風-4身上,可能就是東風-4T的樣子……
正是2006、2010年的兩次試驗,奠定了東風-26導彈的研製基礎,讓它能夠成為今天捍衛國家的,核常兼備的利劍。
關於這種再入式彈頭的性能和研製經過,我們還可以看到一些描述:
突破激波干擾對空氣舵機動彈頭攻角和速度的限制,在國際上首次實現該型彈頭由中程到遠程的拓展。.突破透波罩嚴酷燒蝕引發的末制導「致盲」瓶頸,首次實現了中遠程自主複合制導下「點穴式」精確打擊。他發明彈頭錐形減速/燒蝕面旋轉協同控制技術,通過大攻角高動態單面定向燒蝕控制,首次實現了中遠程導彈高超聲速、高動態再入環境下的 SAR 導引頭應用,命中精度較同類導彈提高 2 倍以上,達國際領先水平。
針對靶場落區景物稀少、難以實施雷 達景像匹配現狀,提出「利用彈道多 次轉彎,基於自然地貌完成末制導雷 達景像匹配」新思路,避免了靶場地 標地物建設,實現了中遠程導彈在自 然地貌下的米級打擊精度的飛行試驗考核。作為技術總負責人,充分利用空氣舵彈頭 機動能力強的特點,提出採用兩次轉彎、 橫向機動匹配的飛行彈道模式,在飛行試驗中成功實現落區右有某自然河流、左有駐地道路的景像匹配,為國家節省靶場建設費用2億餘元。
從這裡我們可以看出很多事情,第一,東風-26的機動彈頭,仍然是和東-21CD相似的,空氣舵機動彈頭,只不過,它所運用的技術更加先進,因此精度提高了「2倍」,並且其所採用的制導技術也更加先進,不再需要利用人工地貌來識別目標——可以精確攻擊隱藏在自然景物中的地下工事。
沙漠中為進行試驗而搭建的模擬台灣花蓮軍港的設施
關島的美軍基地規模可就有點大,要建立一個類似的模擬靶場耗資不小
還好東-26可以利用自然地形進行目標匹配了……所以我們沒有看到戈壁沙漠里出現一個「安德森基地」……
不論是對於攻擊關島基地,還是用來把反航母攻擊範圍從2000公里擴展到4000公里以上,東-26,還是威懾南亞某個自封的「核大國」,東-26系列都是一種利器。
而且,套用毛子媒體經常說的話,這種技術,在世界上「獨一無二」。
美國在2014年提出,要復活「潘興」導彈,搞「潘興3」,把它的重量翻一倍,達到接近東風-21D的水平——然而在他們的這個工作還沒譜的時候,東風-26已經出現了。用這篇評獎材料里的話來說,中國實現了空氣舵彈頭的「三級跳」,也就是說,在美國人「潘興2」導彈基礎上,已經又進化了兩代——這可是實實在在的代差。
就算美國人開發潘興3導彈,其水平也就相當於東風-21CD,和東-26依然存在一代的代差……所以美國人2014年提了一下,2015年看完勝利大閱兵,就歇了……
和東風-26比,美國人計劃中復活的「潘興3」,有兩代的技術差距——這就不難解釋為什麼最後這個方案也被束之高閣了。
然而對於我們今天介紹的這位總師,東風-26,也不過是一個「小目標」。
真正氣死美國人的東西,還在後面呢。
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