军情前哨站|炒作中国高超武器威胁 美国要追上还需多久?
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军情前哨站|炒作中国高超武器威胁 美国要追上还需多久?

2021年10月22日 09:30:09
来源:凤凰网军事频道

军情前哨站|炒作中国高超武器威胁 美国要追上还需多久?

文|凤凰网军事特约专家 席亚洲

核心提示:

1.国外媒体密集关注的中国高超声速武器试验,意味着中国技术水平已大幅领先。

2.在高超声速武器的几个关键技术对于美国而言难度并不高,但也遇到了各种问题。

3.为解决美国政府的担忧,美国海陆空三军上马的高超声速武器项目水平也只是“投机取巧”。

美国高超碰到了什么问题?

最近英国《金融时报》发表消息称,中国在今年8月进行了一次高超音速导弹试飞,称这枚“可携带核弹头”的导弹进入了轨道,之后再入并进行高超声速滑翔飞行。

我外交部发言人赵立坚回应称,这是一次例行的科学试验飞行,同时表示这次飞行中飞行器在返回前在轨道上投放了“配套设备”,这一轨道物体将会再入大气层并坠落到东海。

由于《金融时报》的报道中没有涉及具体的技术数据,我们也无法判断他们究竟是将中国近期进行的若干次太空飞行和其他高超声速试飞项目混为一谈,还是如何。

但这当然并不是不求甚解的《金融时报》报道的主要内容,实际上这一语焉不详并很可能将中国若干次太空飞行和高超声速试飞混为一谈的报道至少说明一件事,那就是中国在高超声速技术领域已经达到了世界领先水平,并且持续密集进行高超声速试飞和太空试验飞行。

军情前哨站|炒作中国高超武器威胁 美国要追上还需多久?

据此前的外媒报道,近年来我国每年进行的高超声速飞行可以达到数十次甚至更多,相比之下,美国的高超声速试飞次数每年仅有数次,甚至少于俄罗斯。从这个简单的事实我们也可以看出中国高超声速技术的发展领先美俄的基本原因。

当然实际上2014年西方媒体首次大肆报道中国高超声速试飞之后,这个技术门类就成了美国国会和政府关注的问题,其风头甚至可以说是盖过了当年苏联首次发射人造地球卫星。

毕竟1957年时美国也已经拥有雄厚的火箭技术实力,反而是因为同时推进两个洲际导弹项目导致没能抢在苏联之前发射卫星和实现载人航天。实际上仅从火箭技术上说美国反而是领先于苏联的。

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但在高超声速领域,美国远不止是在时间上落后于中国,而且实打实的是在技术上落后了。

高超声速技术主要是指什么技术呢?

首先火箭技术肯定不是大问题,事实上各国的洲际导弹的飞行速度都可以达到20马赫以上,轨道飞行器的速度还可以更高,不过由于大气层外已经没有大气阻力,速度提升上去也没啥难度,理论上只要燃料够多速度就可以一直提高上去,直到接近光速。

当然了,如果有在大气层内起滑之类的特殊要求的话,那么还是有一些比较复杂的要求的,比如要能够在大气层内调整自身姿态,让火箭向水平方向加速。所以如果技术水平比较低的话,会使用液体燃料火箭来发射高超声速飞行器,因为液体燃料火箭调节推力大小比较方便,也可以在空中关机。

而固体火箭是没法关机的,推力调节也很难,所以中国的几种固体燃料火箭为助推器的高超声速滑翔导弹在火箭技术方面也有自己的技术秘诀,美国目前正在研制的几种固体燃料火箭垂直发射的高超导弹目前也需要重新研制火箭发动机,而不能直接使用已有的导弹助推器。

当然这个难度理论上来说并不高,只要有足够的投入,在较短时间内就可以完成。

只是,从目前情况来看,美国在这个大家都认为没啥问题的问题上,也出了问题。

美国今年连续进行了使用固体燃料的AGM-183A空射高超声速导弹试飞,一次是导弹在B-52轰炸机挂架上未能投下,一次是投下后火箭发动机未能点燃坠地,这大概就是所谓的“心急吃不了热豆腐”了呗。

虽然美国在这方面出了问题,但毕竟底子还在,相信几年内是可以赶上来的。美国陆军和DARPA合作进行的下一代高超声速导弹项目采用固液结合火箭发动机,目前也正在测试之中,有望大幅度缩小导弹尺寸和重量,克服固体火箭在这一领域的一些难题,目前我国也正在这一领域开展后续的研制。

如果说火箭技术领域美国差距比较容易赶上,或者说其实他们总体上其实仍然领先,问题只是要解决技术在高超声速方面的运用难题,那么在高超音速飞行的其他难题——高超声速气动力学和热防护等方面,美国需要追赶中国的方面就多不少了。

美国2012年首次进行了HTV-2火箭助推滑翔器试验,飞行速度达到了20马赫,也就是达到所谓的“洲际射程”所需的滑翔速度,但是飞行仅仅持续数十秒,就因为碳纤维防热材料烧毁变成了天空中的流星。

此前美国进行了对本国高超声速工业基础的自查,结果发现由于上世纪90年代以来兴起商业火箭热,在热防护和热管理系统的研制工作实际上不受重视,因为商业航天不需要应对长时间大气层内高超声速飞行的问题。

结果到2020年时,美国只剩下一家小型企业还在从事这一领域的工作,而他们的技术水平也已经近10年没有得到提高。

正是因为这种基础的限制,美国的高超声速飞行器发展遇到了“天花板”,不论动力系统如何先进,其飞行速度无法突破7-8马赫的水平,高超声速飞行的时间和高度也受到很大限制。

除了防热,气动也是一个大问题。高超声速飞行状态下,空气流动的特性已经和常规速度下有所不同,尤其是激波的问题非常难以解决。

为了回避难以掌握气动特性的问题,美国的HTV-2等飞行器没有采用空气舵,而是使用微型姿态控制火箭来实施滑翔阶段的控制。

但是中国在速度达到10马赫的东风-17导弹的滑翔体上采用了空气舵面,而据相关公开论文,甚至可以实现20马赫下使用空气舵控制飞行器。这一技术目前在世界上也是独一无二的。

而空气动力学问题,是一门实验科学,无法通过数值模拟来解决,或者说必须通过试验收集到足够的数据之后才能进行模拟。而美国在高超声速领域的试射数量,可以说是屈指可数,和中国进行的大量试验,包括许多国内的大专院校都研制了自己的高超声速飞行器并进行试验。

当然,美国在这两方面目前也在追赶,只是这样的研究是需要时间积累的,并不是有大量的资金投入就能迅速解决。因此美国方面目前的评估结论是要追上中国水平可能要10年时间,也就是在2032年才行。

在这种情况下,美国政界又已经将高超音速视为体现美国科技实力的“政治问题”,强行要求解决,而且还要求时间必须快。最后美国工业界只能削足适履,在现有基础工业和技术水平支持的范围内开发“实用”高超声速武器。

目前美国的AGM-183A、LRHW、HAWC等高超声速武器实际上都是飞行速度在8马赫以下,通过“投机取巧”方式来实现字面意义上的高超声速滑翔。

AGM-183A的战斗部被削减到仅有50公斤,LRHW导弹的基本设计仍然是旋成体,实际上很难称得上真正的高超声速滑翔,而HAWC号称是采用吸气式超燃冲压发动机,但是飞行速度仍然停留在勉强上5马赫的水平,实际上也不如中国已经公布进行过试验的验证飞行器。

在这样的情况下,美国当然会对于中国的高超声速试验感到紧张甚至是一定的恐惧。

不过目前美国也已经采取若干措施进行追赶,洛克希德·马丁公司2020年开工建设新的高超声速研究和生产基地,除了生产LRHW高超声速导弹,该基地很重要的任务就是加强在气动和热防护技术方面的研究,同样,雷锡恩、波音等公司也获得大量投资用于研制新型的高超声速技术验证飞行器,准备开展大规模的飞行试验,此外美国也翻新了其高超声速风洞,使之技术水平接近于中科院的高超风洞。

应该说,如果美国在高超技术领域的“注意力”能够继续维持下去,那么他们可能不会真的需要10年时间来进行追赶,只不过目前在美国军费紧缩的大前提下,这种“注意力”是否能持续,这就可能是另一个话题了。