Half the truth is often a great lie.

郭衍莹:浅谈对高超声速武器发展的三个认识误区

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郭衍莹

作者简介:郭衍莹,1957年参加航天部创建工作,曾在航天部一、二院担任研究室主任,总设计师,副总工程师,研究所技术顾问等职。职称研究员(已退休),曾被评为“航天部有突出贡献专家”和“国务院特殊津贴专家”。

误区之一:拦截高超声速导弹的最大难点在于其高速。

解读:虽说“天下武功唯快不破”,但某些媒体只注意到这种武器的高超声速特性,却没注意到它具有作“不规则变轨飞行”的能力。

拦截高超声速导弹的难点是什么?估计有些媒体和读者的回答是:难点在于导弹的速度极快,高超声速,可达到马赫数10及以上;使对方的跟踪雷达全部失效。其实这一说法并不全面,甚至会使人产生误解。因为按此逻辑,洲际弹道导弹在中段飞行时速度也可达到马赫数20以上;该算是最高水平的高超声速武器了。再推论下去,拦截高超声速武器的任务完全可交予拦截弹道导弹的系统来完成。再去专门研究如何反高超导弹就意义不大了。这当然是误解和误导。

弹道导弹之所以不算是高超声速武器,因为它基本上是循固定弹道飞行(准抛物线),地面雷达可以不断预测并跟踪它的飞行轨迹,制导反导系统能对它进行拦截。我并不是说高超声速导弹技术一定比弹道导弹技术复杂,而是说这是两个不同概念。我认为,首先要把一些基本概念厘清。第一,什么才算是高超声速武器?当前国内外公认的定义:一是在大气层内飞行速度大于马赫数5;二是具备在大气层内(尤其接近目标时)作大范围不规则机动飞行的能力。后一能力也许更重要,因为导弹不可能一直按照十几马赫的高超声速飞行,当它接近目标时速度必须下降至接近马赫数5,才能使导弹有能力精确锁定地面目标,直至摧毁。此一阶段主要得靠导弹作不规则机动飞行来躲避反导雷达的跟踪和拦截。所以高超声速导弹的厉害在于它既具备超声速、又能作不规则的机动飞行(有专家称之为“诡异莫测飞行”),地面反导雷达很难跟踪它。所以不能笼统地说高超声速导弹的厉害在于其极高的速度。快,固然有利于躲避雷达,但也会给飞行体本身准备精确锁定和打击目标增加困难。据国内外有些专家的看法,在接近目标时导弹的速度通常约为马赫数5-7。

第二个概念是弄清高超声速武器的作战模式。目前世界公认的高超声速武器主要有二大类:一是高超声速滑翔飞行器,它以弹道导弹或火箭为载体,待飞行至再入段后(再入大气层),飞行器从载机发射出,然后作变轨式滑翔飞行(无动力),直至接近目标。可简称为“助推-滑翔”模式。二是高超声速巡航导弹,它可在大气低空中作自主机动飞行,需要依靠超燃冲压发动机或其他高速吸气式发动机来提供动力。除这二类外也有例外。如俄罗斯的“匕首”,有人认为是“助推-滑翔”式,有人认为是巡航式。从高超声速武器的观点来看,它还只是发展的初级阶段;所以也有人称它为“另类”。但毕竟它已定型投产,已投入实战。而不只是“纸上谈兵”。

图1是某典型助推-滑翔式高超声速武器作战全过程的示意图,录自国外科普资料。由图可见,一些媒体所说某某高超声速导弹的速度达到马赫数10-20,大都是指在再入点或再入点之前,载机在大气层外飞行时的速度。再入速度太快,将导致导弹难以改变自己的飞行轨道作机动飞行,难以精确打击敌方的点目标(如发射井)和机动目标(如航母)。所以要求导弹的控制系统在再入段调整好导弹的姿态,调整好飞行角度,把速度降下来,力求获得高的升阻比。接下来飞行器(导弹)脱离载机,然后它能像打水漂的石头那样跳跃式前进。它的原理可以用空气动力学基本原理来说明:在超高声速气流中,弹头附近空气形成高密度的激流,对导弹(一般采取成扁平的乘波体结构)产生很大的向上浮力,使导弹像打水漂用的石片那样跳跃式前进。这种跳跃式前进又可分成二类,一是桑格尔弹道,导弹是沿着大气层内外作跳跃式前进;二是钱学森弹道,导弹是在大气层内作跳跃式前进。

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图1:助推-滑翔式高超声速导弹作战过程,图中:

(发射段)助推火箭将滑翔飞行体发射升空

(分离段)滑翔飞行体与助推火箭分离

(下降段)受气动力学控制飞行器先升至大气层外预定最高点,然后下降再入大气层

(上拉段)不同于弹道导弹的抛物线弹道,飞行器先下降后上拉,然后过渡到滑翔段

(滑翔段)滑翔速度大于1哩(英里)/秒,并以飘忽不定(erratically)的机动方式飞行,以躲避反导雷达的追踪

(冲击段)飞行器以巨大的动能俯冲并击毁目标,无论它有无引爆的战斗部

读者在研究图1时请注意二点:一是在滑翔段,它的速度大于1哩/秒,大约相当于马赫数6左右。图注还强调,它是以飘忽不定(erratically)的机动方式飞行。二是注意导弹轨迹具有上拉段(Pull-up phase),是助推-滑翔体制的特点之一,它可使滑翔飞行轨迹具有更大机动性。2019年7月间,朝鲜发射型号不明的短程导弹。美韩根据其飞行速度大于5倍声速,且存在上拉段,判断它为高超声速导弹。

如果是巡航体制,导弹自己有动力,所以可按照设定的程序依靠不同方向的喷嘴或舵机作矢量机动飞行(如S形或螺旋形轨道前进,其机动过载可达20g以上)。当然还要兼顾飞行稳定性和可操纵性。所以一些专家学者认为,高超声速导弹之所以难以拦截,与其说是因为其极高的速度,倒不如说是因为其具备诡异莫测的变轨飞行能力。

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