高超声速武器面临哪些技术难题

来源:中国军网综合作者:柳森责任编辑:姚远
2017-05-16 10:20

独特的技战优势——

高超声速作战颠覆传统规则

高超声速武器集超高速、高毁伤、高突防能力等诸多优点于一身,将大幅拓展战场空间、提升突防与打击能力,已成为大国之间空天军事竞争的又一战略制高点,具备改变“战争游戏规则”的潜力,对传统的防御手段、作战模式、抗击方法都有着颠覆性的影响。

速度快,能够快速打击。与现役武器装备相比,高超声速武器最明显的优势就是快。高超声速飞行器具有5马赫至25马赫的飞行速度,作为打击平台,可在约一小时内攻击全球任何角落的目标;作为运输平台,可在短时间内将有效载荷运送至全球各地,甚至近地轨道。高超声速飞行器基本具备发现即摧毁的实时攻击能力,能够实施瞬时空天打击,有效打击全球范围内现有武器难以对付的“时间敏感”目标,把战争带到“读秒”时代。 

突防强,能够颠覆防空。随着高超声速武器的开发应用,传统的防空作战将被空天防御作战所代替。由于高超声速飞行器弹道低、速度高,现有的雷达预警和防空系统很难对这样的目标进行实时捕捉跟踪和瞄准摧毁。根据理论计算,以目前传统防空武器系统为参考坐标,空中目标的突防概率随自身飞行速度增加而提高,当飞行速度从3马赫提高到7马赫时,其被拦截的概率可成倍下降,这将使传统防空体系面临“清零”危险,对抗优势的天平将向具备高超声速突防能力的一方倾斜。

机理新,能够强力毁伤。物理学动能定理告诉我们,一个物体的动能与质量成正比,与速度的平方也成正比。当飞行器或者导弹达到高超声速,带来的一个结果就是武器的动能将成指数级倍增,从而极大提高战斗部的毁伤效能。一枚1.5千克的高超声速导弹动能战斗部撞击动能就足以使一座桥梁坍塌。如果携带侵彻弹头,高超声速武器对钢筋混凝土的侵彻深度可达十几米,能够打击深埋于地下的指挥中心等坚固目标。

载荷多,能够承担多元任务。高超声速飞行器具有传统飞机和导弹无可比拟的优势,至少可担负两类作战任务:一是战区直至全球范围的远程快速精确打击以及战略战术侦察与投送。二是空间优势作战,包括快速往返空间、驻留空间、控制空间等。

效用佳,能够慑战并用。以高超声速飞行器为核心的空天突袭武器,具有先发制人的战略优势,将极有可能构成新的战略威慑能力。宏观上将影响战略力量对比,进而影响其战略意图和决心;微观上将影响作战对手的力量布局,导致作战力量部署的被迫调整。而且作为常规快速打击系统,还可避免核武使用的政治风险和高门槛,提高了威慑的可信度,又具有实战价值。

多元的技术难题——

高超声速武器发展任重道远

自人类成功突破声速以来,70余年间科学家成功解决了3马赫以下的大气层内长时间飞行技术问题。但当航速大于5马赫后,飞行器将面临复杂的气动力、气动加热、材料结构与热防护、气动物理、推进、控制等诸多科学问题和工程难关。所以,尽管“1小时全球打击”的构想十分诱人,但要实现这一目标还必须攻克这些难题。

一是高超声速吸气式推进技术。要实现超燃冲压发动机的推阻平衡、获得净推力,必须让火焰在高速气流中持续稳定高效燃烧,其难度如同在龙卷风中点燃一根火柴。

二是高超声速飞行器气动外形布局设计。为保证远程、快速和大范围机动能力,高超声速飞行器必须在具备高升阻比的同时,兼顾飞行稳定性和操纵性,其外形布局设计难度极大。

三是高超声速飞行器的防热技术。高超声速飞行条件下,气流被压缩并与飞行器表面剧烈摩擦,导致气流温度超过数千摄氏度,飞行器表面被严重加热,例如HTV-2飞行过程中表面最高温度接近2000℃,需研制轻质、耐高温的防热材料和结构才能实现长时间飞行。

四是高超声速飞行器导航与控制。高温还将导致空气离解和电离,在飞行器外部形成等离子体鞘套,干扰甚至阻断无线电信号的传输,进而严重影响飞行器的导航与控制。

只有彻底解决了这些技术问题,高超声速飞行器才能真正成为“杀手锏”武器。

(延伸阅读:解放军报5月4日7版文章《“机器战争纪元”帷幕正在拉开》

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