科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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高超音速武器是指飛行速度超過6倍音速的武器。高超音速在軍事上具有很重要的意義，高超音速武器航程遠、速度快、結(jié)構(gòu)簡單、性能超卓，能兩小時打遍全球的武器，被軍事專家稱為繼螺旋槳、噴氣推進器之后航空史上的第三次革命性成果，主要體現(xiàn)是超然沖壓發(fā)動機、變循環(huán)發(fā)動機技術(shù)的突破，近來又聽著我們有個“立式斜爆轟變循環(huán)發(fā)動機”獲得突破，總之，就是先進推進技術(shù)的突破與電子技術(shù)的大量應(yīng)用讓武器做高超音速飛行成為可能。
在高超音速武器領(lǐng)域，美國已失世界第一的位置
目前世界已形成三種技術(shù)流：以美國為代表X—9、X—51大氣層中飛行的高超音速巡航導彈技術(shù)；以俄羅斯為代表先鋒、匕首、鋯石的桑格爾彈道技術(shù)（在臨近空間打“水漂”）；以我國為代表wU—14、東風17、無偵8的錢學森彈道技術(shù)（乘波體）。（各類高超音速武器采用何種彈道方式尚無法得知，而且各國3種技術(shù)都在攻關(guān)，只是突破的方向不一樣。為介紹方便，暫按以上分類，見諒）
一、美國x51走的是高超音速巡航導彈的技術(shù)路線：
美國其歷年來驗證的高超音速項目很多，比較典型的有NASP，HyTech，Hyper-X，ARRMD，HyFly，NGLT，NAI，F(xiàn)ALCON和X-51A；近年以x51風聲水起，x59的的飛行原理與飛機類似，但它安裝的是超燃沖壓發(fā)動機，這類發(fā)動機能賦予x51更大的動能，速度超過5馬赫，能助美國半小時打遍全球，據(jù)報道：美國除第一次實驗超過300秒，射程4000英里還算得過去（原文如此），其它均發(fā)射幾十秒就落地了。主要原因就是超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)難度太大。
美國x51就是由B52掛載，給它提供一初速，然后x51火箭發(fā)動機啟動，將它速度推至5馬赫以上，然后超然沖壓發(fā)動機啟動，將速度保持至目標。
超燃沖壓發(fā)動機是指燃料在超音速氣流中進行燃燒的沖壓發(fā)動機。在采用碳氫燃料時，超燃沖壓發(fā)動機的飛行Ma數(shù)在8以下，當使用液氫燃料時，其飛行馬赫數(shù)可達到6~25。超聲速或高超聲速氣流在進氣道擴壓到馬赫4的較低超聲速，然后燃料從壁面和/或氣流中的突出物噴入，在超聲速燃燒室中與空氣混合并燃燒，最后，燃燒后的氣體經(jīng)擴張型的噴管排出。它的難點是溫度太高，風力太大，不是把發(fā)動機燒壞了就是風把發(fā)動機機芯火焰吹滅了。
美國在x51項目還不死心，后來又與加拿大發(fā)展一個同類項目HWIT，無果，現(xiàn)已又加入其它兩類高超音速項目。據(jù)報道：2020年8月8日，美國愛德華茲空軍基地宣布ARRW（空射快速響應(yīng)武器）取得新進展，完成了其最后一次掛飛測試。?參與此次測試使用的是ARRW的IMV-2（2號帶儀器測量載具），測試驗證了ARRW和B-52H的整合和通信能力，現(xiàn)在ARRW已經(jīng)完成了兩次掛飛測試，這里程碑性事件意味著今年晚些時候ARRW將可以進行其首次助推器試射。
盡管如此，美國在高超音速武器方面已落后中俄5年以上。
據(jù)報道，這三款導彈就是彈道導彈，據(jù)此推斷，這三款導彈走的是桑格爾彈道路線，就是利用火箭將彈頭打出大氣層，讓其在回落的過程中獲得極大初速，回落時經(jīng)過設(shè)計的彈道并保持一定姿態(tài)再入，讓其利用反作用在臨近空間再次飛起來，如此反復，就如我們俗稱的“打水漂”。這種飛行應(yīng)該安裝了姿態(tài)矯正裝置，不然方向?qū)o法把握，落點更無法控制。至于是否有的動力裝置，目前還不得而知。
?目前俄羅斯已形成海軍的“鋯石”、空軍的“匕首”、陸地的“先鋒”組成的“三位一體”的高超音速力量，而且核常兼?zhèn)洹＿@一切都得益于特朗普退出《中導條約》，才讓俄羅斯有機可乘，而美國正有《中導》限制，這些年才一直在大氣層時尋覓。現(xiàn)在回頭想想，特朗普是俄羅斯高超音速武器最大功臣。
我國走的是桑格爾彈道還是錢學森彈道外界尚無知曉，但我國兩種彈道都玩得挺溜：我國的嫦娥五號攜月球返回地球，就是在大地層打了幾個“水漂”，落地位置與設(shè)計中心不到200m——這是一個球體，不是高超音速導彈的水漂體達到的精度。如果是經(jīng)過設(shè)計的彈頭，其結(jié)果就是——據(jù)報道：北京時間2020.8.26日，解放軍分別從青海發(fā)射了一枚“東風-26”中遠程彈道導彈，以及一枚從浙江發(fā)射的“東風-21D”中程彈道導彈，這兩枚導彈的目標位于海南和西沙群島之間的一艘靶船。我想這兩種導彈走的就是桑格爾彈道。
桑格爾彈道與錢學森彈道有很類似的地方，所下面我們來介紹一下錢學森彈道：我們知道，飛行體在進入高超音速時，機體的表面會產(chǎn)生大量的激波，這種激波的力量極其強大，甚至能撕裂飛行器，而錢學森彈道就是將激波轉(zhuǎn)移至機腹前緣，讓激波將飛行體浮起來，就是我們俗稱的“乘波體”。
不同的是桑格爾彈道需要多次進出大氣層，而錢學森彈道只需入一次大氣層，然后在大氣層內(nèi)滑行，優(yōu)點是精準度更高。東風17應(yīng)該屬于這種類型。
央視曾公布多種乘波體，如此自信，想必是其它人看了也學不會。也許這種乘波體上還安裝一個神器——變循環(huán)發(fā)動機，目前據(jù)說能連續(xù)工作50多秒，可間隙間斷工作，這種發(fā)動機一旦能進入1小時左右的連續(xù)工作，那空天飛機就成為可能。但現(xiàn)在放在乘波體上足夠用了。
變循環(huán)發(fā)動機能以多種模式（包括渦輪模式、渦輪風扇模式和沖壓模式、甚至火箭發(fā)動機模式等）工作，因而在亞聲速、跨聲速、超聲速和高超聲速飛行狀態(tài)下都具有良好的性能。
在高超音速導彈方面，我國突破最早，技術(shù)水平也最高，wu—14在很多年前已現(xiàn)身，DF21、DF26也大量服役，其實早在上世紀60年代就開始了錢學森彈道、桑格爾彈道研究，只是受當時計算機能力、傳感器水平、材料科學的限制才拖延至今。俄羅斯在高超音速武器方面那是不鳴則已，一鳴驚人；俄羅斯的高超音速武器的軍力形成最快，目前只有多款高超音速武器在海、空、火箭軍服役，主要原因是俄羅斯應(yīng)該在這些方面早已突破，就等特朗普廢《中導條約》——普京大帝就早知道有這么一天[捂臉][捂臉][捂臉]。美國就沒這么走運，受《中導條約》的限制，美國選擇了一條最難路——高超音速巡航導彈，因技術(shù)遲遲得不突破，現(xiàn)在又回過頭來學中俄——但此時技術(shù)水平已落中俄的不止5年。
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劉俊林