AGM-183A示意图,注意整流罩内的滑翔弹头
高超声速武器已经成为多国重点发展的军事装备领域,各国军方和媒体的报道可谓天花乱坠、迷人眼目。
排除媒体舆论对发射平台、战场战力等因素与区别的各式报道,从技术实践层面来说,目前高超声速武器领域主要的实用化型号研究都沿着以下两个方向开展:无动力的高速滑翔弹头和吸气式的高速巡航导弹。
高速滑翔弹头:突破传统轨迹
这两类武器中,高速滑翔弹头在战场上的主要作用是强化突防能力,在中远程范围内替代传统弹道导弹的弹头,但在飞行速度和射程上并无明显优势。
高速滑翔弹头之所以具备出色的突防能力,原因在于其复杂多变的弹道与传统弹道导弹近似抛物线的弹道存在巨大差异,从而可以规避现有反导系统的防御——目前全球已服役的反导系统主要是针对近似抛物线的弹道所设计的。
与传统弹道导弹相比,“火箭助推-高速滑翔弹头”组合武器的探测和拦截难度明显要高很多。
近似抛物线的弹道是在对手毫无反导拦截能力的时代背景下设计的。
传统导弹运行的前、中期轨迹,设计重点是提升运载效率,后期加入的机动变化能力也较为有限。其最为核心的设计诉求是载具的飞行轨迹将大部分在阻力最低的高空乃至大气层外的真空环境中进行。
而高超声速类武器的机动突防,基础原理是在大气更为稠密的中空、低空中实现实际飞行距离与轨迹的大幅度变化。
在极速的比拼中,高超声速武器面对传统弹道导弹其实存在一定劣势。
一方面,面对极高飞行速度下的剧烈气动加热,飞行载具的耐受能力是有限的;另一方面,在用阻力换取升力的过程中,载具也必然要损失一定的飞行速度。
因此要在稠密大气中进行更远距离、更长时间地飞行,速度必然出现相应的降低。
而传统的远程弹道导弹,弹头在再次进入大气层后,末端速度会轻松达到7至8倍声速以上;特别是那些不考虑机动飞行的型号,速度甚至可以达到20倍声速以上。显然,这一速度已经进入了目前普遍认知的“高超声速领域”,但由于其弹道轨迹过于常规,不具备突防作用,因此无法被归于“高超声速武器”。
扁平面对称布局的弹头才能支持高机动突防飞行,但是扁平面附带的锐利边角和纤薄的边缘结构,也使得热防护问题越发棘手。
对比而言,现阶段全球竞相研发的先进高速滑翔弹头,为了提升突防能力,正在进一步提升升阻比——气动外形从概念探索阶段接近传统弹头外形的双锥体布局,演变为扁平面对称布局。
但这也带来了热防护问题的进一步恶化,使得最大飞行速度需要降低到9倍声速左右。
高速巡航导弹:短而快
另一类高超声速武器则是基于超声速燃烧冲压发动机的巡航导弹,飞行速度能够达到5~6倍声速。这样的速度上限是基于多方面因素而确定的,其中最主要的因素为两点:
首先,导弹发动机在超声速气流状态下的燃烧极不稳定。当弹体飞行速度超过6倍声速,进气道内的气流速度虽然经过大幅减速,但也已经逼近人类现有技术能力的极限。
X-51A高超声速飞行器
其次,高超声速下的气动加热极为剧烈,5~6倍声速下,发动机还可以继续使用较为安全的碳氢类燃料。如果速度继续明显提高,就必须使用液氢类的低温燃料提供对弹体的额外冷却能力。
但对于军用武器而言,低温燃料的挥发和燃爆风险较高,风险无法承担。
基于以上特点,这类武器的设计尺寸和重量都比较小,主要用于500至1000千米内的打击任务。
它主要针对各类时间敏感目标,用于弥补各类飞行速度较低的武器的不足。特别是相较于亚声速巡航导弹,它能将原本30分钟左右的打击时间大幅度缩短到5~6分钟,甚至更少。
关于高超声速武器的误解
厘清以上问题后,可以发现,现阶段西方媒体在高超声速武器的定义、报道与宣传上,存在很大的模糊性与误导性。
当然 ,这样的模糊与误导部分来自于各国对高超声速武器具体型号各种指标参数的保密。
虽然俄罗斯在宣传上将Kh-47m2称为高超声速导弹,但它本质上是空射的改进型“伊斯坎德尔”弹道导弹,机动突防能力和大众预期中的前沿“高超声速武器”毫无可比性。
此外,这样的模糊与误导,也正是部分国家的政府所默许、甚至刻意“流出”的。从宣传策略上来说,这样的宣传策略已经不是新鲜创意了——从冷战时期的“星球大战”开始、军备竞赛就常常和舆论战相互交织,形成现代国家间进行国力对抗的重要阵地。
以安年科夫为代表的俄罗斯军事科学专家,曾在《国际关系中的军事力量》等著作中这样说道:“展示军力,一方面是运用武装力量的一种方式,另一方面是国家进行外交努力的延续......展示航空系统的能力,已成为未来相互对抗的大国争夺天空优势的斗争。”
观察而今一些国家的政府要员发言以及媒体报道,在涉及高超声速武器的宣传中显然存在严重的夸大和混淆。
常见情况包括刻意夸大高超声速类武器的射程、飞行速度、打击威力和突防能力等。如高超声速武器“无法被拦截”“射程远超传统弹道导弹”等,已经成为公共舆论场中普遍存在的误解。
结语
总之,从高超声速类飞行载具的设计原理上来看,大气密度带来的一系列效应——特别是气动阻力和气动加热,是制约它飞行速度上限和运动距离的核心关键。从技术上来说,高超声速武器依然基于人类现有的航空知识体系,没有、也不存在超越传统理论边界的可能性。
即便高超声速武器正在进入实用化领域,可以肯定的是,其对防空反导系统形成的压制能力也只是暂时性的——毕竟在传统弹道导弹研发后不久,防空系统就诞生了。
因此,无论是高速滑翔弹头还是超燃冲压巡航导弹,它们都只是飞行载具与防空系统不断对抗发展的阶段性产物。未来,这种对抗发展还将持续下去。