高超音速飞行器的由来

高超音速飞行器的由来

都世民

概述

高超音速飞行器是夲世纪正在研发的前沿科技的新项目。它又称作“近空间高超音速飞行器”(NSHV)。这种飞行器飞行高度可离地面20-100千米的大气层空间，它包括大气平流层、中间层和部分热层。这一空间位于低轨卫星轨道下方，一般飞机的飞行高度的上方，这一空间区域是尚待开发的近空间区域。高超音速飞行器的飞行速度是高于５倍音速，即5馬赫，或超过6000千米/小时。据报道，高超音速武器飞行6000千米約用35分钟，飞行时速約10285千米，是音速的8.4倍。

20世纪60年代，洲际弹道导弹的出现，载人航天飞机的升空，载人飞船的成功返回等一系列重大科技成果问世，这标志着人类进入了超高音速飞行器的新时代！实际上这已经意味着航天器和航空器都要迈入高超音速飞行器时代。从高科技的角度来分析，高超音速飞行器同时融合了航天技术和航空技术的诸多前沿技术。这些前沿技术与传统飞行器技术比较主要有以下方面特点：

1.复杂的气动特性；

2.用超燃冲压发动机；

3.飞行器机体与发动机一体化；

4.飞行器机体与推进系统和飞行器结构动态之间耦合强；

5.飞行器模型非线性度高；

6.飞行器飞行高度跨度大；

7.飞行器飞行速度跨度大；

8.飞行环境复杂，瞬间多变；

9.气动特性和气热特性变化剧烈；

10.控制精度高，未制导难度大。

高超音速飞行器的由来

高超音速飞行器的由来可从下列几方面因素分析中看出：

1.从反导系统的角度

早在上世纪60年代,前苏联在开始设计使用A-135导弹的国家反导系统时,就意识到：要拦截以每秒5-10公里的速度进入大气层的核弹，拦截导弹也应装上核弹头。也就是说，在敌方核弹预计经过的区域，苏联拦截导弹应通过迎面核爆来摧毁目标。因此国家反导系统需要有高超音速飞行器携带核弹。

另外，从攻击角度看，超高速飞行器对导弹防御系统威胁很大，因速度快、目标散射截面小，机动性强，现有的反导系统已无法拦截。这在一定程度上改变现有战争模式。

2.从航天飞机的角度

X-37B是一种小型航天飞机,号称“空天战机”，可快速进入轨道进行作战：X-37B由波音公司研制，其发射方式是由火箭发射升空，和美宇航局之前使用的航天飞机类似，因此其也是一种小型航天飞机，可以在轨道上进行机动作战，完成任务后可以再入大气层，滑翔降落基地，之所以將其称為太空战飞机，是因X- 37B代表了未來空天作战的模式，是由火箭等平台快速发射入轨，在轨道上等候时机，而且X-37B还可以在轨道上执行打击敌方卫星的任务，是轨道作战的多面手。在2011年3月，X-37B由火箭送上轨道，计划飞行9个月，后又飞行6个月。2012年６月返回地球。该机重约５吨，长8.8米，高2.9米，翼展4.6米，飞行速度25马赫。无人机的飞行时间如今已经发展到几周、几个月、几年。

俄罗斯物理数学副博士尼古拉·格里戈里耶夫说：“高超音速导弹的常规速度为2-3马赫。我们希望自己的飞行器超过6马赫。这种高超音速飞行器我们曾经有过，比如‘暴风雪’号航天飞

机，它进入稠密大气层的速度达到25马赫。如今的任务是让这种飞行‘主动化’，还能独立提升并保持高超音速。”不难看出俄罗斯在研发高超音速飞行器时，是考虑了航天飞机的研究成果的转化，催生了高超音速飞行器的模型诞生。

3.从航空技术的突破的角度

高超音速导弹的出现与第6代航空技术的突破有关。从军事角度来说，高超音速飞行器是极其有效的打击工具。现代雷达设备是无法分辨高超音速飞行。拦截这种导弹的工具现在不存在，也难以预见何时出现。

4.从无人机系统的发展角度

美国在20世纪60年代，就研究D-21高速、高空无人侦察飞机，采用冲击发动机，升限高达2.9万米，最大速度3.35马赫。全长12.8米，翼展5.79米，高2.14米，起飞重量5000千克。美国自称这一机型是任何防空武器都无法击落的。开发这种高空、高速无人机，正是针对现代空防系统的薄弱环节，而提出的新的攻击型武器。

此外，美国还研究X-43Ａ/Ｂ型，也是高超音速飞行器。Ｘ-４3Ａ创造了9.7马赫超高速记录，为世界所震惊，令人瞩目。

据报道英国ＭQ-9“死神”无人机成功完成导弹投放试验，该机投放了“硫磺石”双模工作的导弹，9次成功命中目标，其导引方式是毫米波和半主动激光双制导集成方式。投放高度为6096米，投放距离为7-12千米。操作人员以手动和自动方式成功跟踪目标。这一试验有另一含义，如果导弹内有核弹，这一试验成功，也意味着未来空爆核弹不必由人来完成。此外，用无人机投放炸弹，这就很平常了。

今年2月，英国国防部和ＢＥＡ系统集团联合对外宣布首架隐形无人战机“雷神”。该机可与美Ｘ-47Ｂ和法国研制的“神经元”无人机相提並论。将于2030年服役。该机特点是隐身性能好、航速快、生存能力强和可靠性高。该机最大起飞重量8000千克，机长12米，翼展10米，高3.98米，采用阿杜尔951发动机，三角翼。该机可在全球任何地方通过卫星数据链接进行控制，目前尚为半自动化操作，由地面控制站遥控，通过网络将目标信息传回地面站，将来要升级为全自动。无人机系统成为全球打击的有效工具。这一研发思路与高超音速飞行器的研制目的是相同的。这表明两者研发接轨。

5.从反卫星的角度

泰坦公司生产的高空太阳能无人机，可以收集全球各地信息，其翼展为60米，机翼上有3000块太阳能电池板，有效载荷可达115公斤。可以在20000米高度上連续飞行5年。可类比地球同步卫星，还可以用来作特殊通讯装置，可以每秒1Ｇ的速度传输资料，这比好多国家已开发的宽频网速还要快。此外，这种试制的背后目的,可能还会利用这种无人机替代失效卫星，作伪卫星。也许还会发展为反卫星工具。这一研发动向也表明反卫星是今后战争争夺制空权的必要手段，也是高超音速飞行器的另一研制目的。也表明两者研发在反卫星问题上要接轨。X-37B 可以在轨道上执行打击敌方卫星的任务。

6.从反航母战斗群的角度

标准的防御导弹虽然能打击超音速轰炸机等机动目标，却对付不了高超音速滑翔飞行器。如果高超音速滑翔飞行器直接命中目标，用常规弹头就足以让航母退出战斗。

美国海军想通过航母战斗群把美国军力投射到危机地区的战略构想,高超音速飞行器对此形成严重威胁。这会动摇美国海军在太平洋上的主导地位。

专家们预测，一旦高超音速反舰导弹服役，将可能导致常规空袭武器装备以及空防武器装备产生变革。

其实上世纪70年代，原苏联使用的SS-NX-13弹道导弹作反舰导弹，是世界上首次。它的射程为700-1100千米，飞速4馬赫以上，主要用于攻击美国的航母编队。但它没有服役。这可能是因为末制导不过关，准确度太差。