中國突破超燃衝壓發動機和高超音速飛行器,將實現一小時全球打擊_風聞
科大二助-2020-03-26 14:35
作者| 科羅廖夫
來源| 科羅廖夫的軍事客廳
人們在説起各國的軍事力量,喜歡給各個國家進行排名,分出一二三等,各國研究機構和媒體也非常熱衷此事。近日著名的投資機構瑞士瑞信銀行(Credit Suisse)公佈了全球各國軍事實力的排名,美國以無可爭議的實力,俄羅斯以其核力量和賬面軍事資產排名第二位,中國因龐大軍隊規模和現代化武器排第三,日本和印度分別位居第4和第5位。這種排名通常不會全面的反應各國軍事力量實際情況,例如俄羅斯排名第二完全是因為它有着龐大的戰略核力量,如果按照現代化標準,俄羅斯賬面上那些繼承前蘇聯的、正在生鏽的老式武器都應該算作廢鐵。其實對比世界軍力,還可以用另外一個簡便的辦法,那就是對比尖端軍事技術,例如高超音速飛行器。
目前世界只有兩個國家在高超音速飛行器領域取得過有成效的研發成績,那就是中國和美國。預計在十至十五年內其他國家都只能看着中國和美國的高超聲速飛行器流口水。
美國在高超音速飛行器領域起步最早,技術最先進,成就最大。早在冷戰期間就進行了多個高超聲速飛行器試驗計劃,1996年開始X-43A/B/C/D四種飛行器計劃,其中X-43A進行了飛行試驗,使用氫燃料超燃衝壓發動機。2004年X-43A進行第二次試飛,發動機持續工作12 秒,最大速度突破 9.8 馬赫。X-43A的成功試飛使美國成為是人類第一個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器飛的自主飛行的國家,這被稱為“自1903年萊特兄弟首次飛行以來航空技術的最大突破”,標誌着高超聲速技術即將進入應用階段。
那麼,人類第二個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器飛的自主飛行的國家是誰呢,並非俄羅斯等航空工業大國,也不是歐洲日本等發達國家,答案是中國。
中國在高超音速飛行器領域起步較晚,但進步神速。高超聲速飛行器指的是飛行速度大於5馬赫,在大氣層內和跨大氣層飛行的飛行器。根據動力不同,中國有兩個不同技術路線的高超音速飛行器計劃分。
一是助推-滑翔式飛行器,是指利用火箭發動機助推加速到高超聲速,然後在大氣層邊緣飛行的中遠距離滑翔飛行器,主要用於遠程快速打擊。2014年1月9日,中國在山西五寨導彈基地首次試驗了10倍音速的超級武器——WU-14高超音速飛行器,它以東風21或東風31彈道導彈作為助推動力,可以實現跨大氣層滑翔飛行,作為全球打擊武器,能夠突破美國導彈防禦體系。這種飛行器就像是在大氣層打水漂,可以繞過彈道導彈防禦系統,通俗的説就是可以瞄準美國,但是先對着阿根廷打過去,在南美洲拐個彎,最後打到華盛頓,讓阿拉斯加的導彈防禦系統變成擺設。
二是吸氣推進式高超音速飛行器,是指使用超燃衝壓發動機,或者組合循環噴氣發動機推進的飛行器,這種飛行器的類型包括高超音速巡航導彈、高超音速飛機和空天飛機。
中國的“高超聲速飛行器科技工程”已經被列為《國家中長期科技規劃(2006~2020年)》中的重大專項之一,並在航天科工三院成立了國家高超聲速技術工程中心,主要負責高超音速飛行器總體研究。
按照我國高超音速飛行器開拓者劉興洲院士提出的設想,我國高超聲速技術的發展將分為三個階段:
1、在2020年前,研製出高超聲速巡航導彈,最大速度6馬赫,射程1000~2000 km,可多平台裝載;
2、在2020~2030年,研製出高超聲速飛機,巡航速度超過5馬赫,航程上萬公里,實現1~2小時全球到達;
3、到本世紀中葉,研製出空天飛機,可重複使用,跨大氣層飛行,高空速度可達12~25馬赫;能直接進入地球軌道,完成任務後再入大氣層滑翔、水平降落。
今年9月下旬,《中國航空報》發表文章表彰中航工業安慶公司發動機組在多型產品方案評審中的事蹟。其中提到我國為某飛機配套的首次新研的串聯式渦輪衝壓組合發動機項目,這是一種類似美國SR-71“黑鳥”的J58變循環發動機的新型發動機。這顯然是國內正在進行高超聲速載人飛機項目的一部分。
又據國內網站援引中國航空新聞網報道稱,近日我國某試飛試驗基地,在發動機的轟鳴聲中,某型機交付試飛中心後的首次試驗飛行拉開序幕。伴隨着飛機的滑跑、起飛、離地,漸行漸遠消失在天際……
文章稱,這是某型機轉入試飛中心後的首次飛行,該型飛機任務剖面特殊、飛行方式獨特,飛行速度和高度更是遠超試飛中心成立以來所有其他試飛機型,其試飛任務難度大,準備時間短。本次飛行任務中,試飛方案設計、任務規劃、任務指揮等多項重要職責主要由試飛團隊中飛機專業人員負責。文章還稱這是一種跨代式的飛行器,此次試飛實現了試飛中心在高超音速試飛領域的突破,標誌試飛中心在該型機試飛技術領域內更加成熟。
這個報道很可能就是中國正在研製的依靠動力裝置自主飛行的高超音速飛行器。
也有外國媒體對此提出異議,例如俄軍工委員會專家委員會成員、《祖國武器庫》雜誌主編穆拉霍夫斯基就不相信中國媒體有關高超音速飛機試飛的報道,斷言中國目前不太可能試飛類似美國X-43A/X-51A那樣的高超音速飛行器。
正當世界軍事研究機構和各國媒體因為中國航空報上述兩則消息的內容比較模糊,並不明確,導致很多質疑的時候。2015年10月1日,中國航空學會網站披露了幾項爆炸性的消息,筆者認為這是為了慶祝建國66週年和習近平主席訪美而特意低調披露的官方消息,中國經常使用此類手法低調展示力量,例如在美國國防部長訪華那天首飛殲-20戰機,今年918那天試射東風31導彈,在習主席訪美前夕爆料高超音速試飛領域的突破。
在中國航空學會披露的第三屆馮如航空科技精英獎的獲獎者事蹟中,國防科學技術大學教授王振國的事蹟裏首次透露中國已經完成高超音速飛行器的自主飛行試驗,達到世界先進水平。王振國是中國高超聲速推進技術領域專家。承擔國家863計劃、國家重大專項××工程等的多項重大攻關項目,在超燃衝壓發動機及其地面試驗、飛行試驗技術等方面進行了開拓性研究,實現了技術水平的跨越。他研製成功我國首台再生冷卻超燃衝壓發動機,達到美國同等技術水平。超燃衝壓發動機在超聲速氣流中組織燃燒,點火和穩定燃燒極為困難,美國曆經60餘年,直到2013年才突破關鍵技術。中國曆經近二十年探索,也突破全部關鍵技術,研製成功世界首台航空煤油再生冷卻超燃衝壓發動機(美國X-51A發動機採用特殊吸熱型碳氫燃料)。該技術的研製在1999年獲國家科技進步二等獎(排名第3),2012年和2014年獲軍隊科技進步一等獎(排名第1)。
研製高超音速飛行器必須要有一系列不同用途的大型高超音速風洞,這是該領域的標準技術門檻。例如大型連續式高超聲速推進風洞,可以模擬高空、高速飛行條件,是開展超燃衝壓發動機和高超聲速飛行器研究的關鍵試驗裝置。中國在2009年突破了大流量空氣加熱器和大型主動引射系統等兩個世界性技術難題,研製成功國內首座大型連續式高超聲速推進風洞,建設了系列化高超聲速推進風洞,使我國超燃衝壓發動機試驗能力達到國際先進水平。航天科工三院研製的XX國家重大專項主力試驗系統,以及航天科技四院的我國首座大型主動引射高空模擬試驗枱的引射系統。都是為高超音速飛行器研製所配套的關鍵設備,
中國航空學會報道王振國作為總指揮和總設計師,帶領團隊歷經十餘年,從概念提出、方案設計到系統集成,研製成功國家重大專項的××高超聲速飛行器,並組織完成飛行試驗,使我國成為繼美國之後第二個實現以超燃衝壓發動機為動力的高超聲速飛行器自主飛行的國家。
自主飛行試驗是在真實飛行條件下驗證高超聲速飛行器、超燃衝壓發動機,是全面突破高超聲速飛行器技術的必經之路,技術難度極大。世界上只有美國近年實施了10次自主飛行試驗,其中6次失敗。
至此中國的高超音速飛行器計劃完全得到證實,中國成為繼美國之後人類第二個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器飛的自主飛行的國家。
美國的“快鷹”高速巡航導彈,採用環形頭部進氣道和推力矢量技術,最大射程超過1200公里,最小射程在100公里,速度4倍音速以上,戰鬥部300公斤,全程飛行只需要8分鐘,是穿透防控網的利器。
超燃發動機的高超音速飛行器在武器領域的應用,特別適合進行遠程快速打擊。例如美國的全球快速打擊計劃,旨在1小時內打遍全球任何一個角落。現在美國當然是這一領域的絕對領導者,但中國也在奮起直追,在實現以超燃衝壓發動機為動力的高超聲速飛行器試驗成功以後,中國就可以以該技術為基礎研製高超音速遠程巡航導彈。
航空學會關於使用超燃發動機的高超音速飛行器的報道,未必就是此前航空報報道的那次高超音速試飛。因為按照文章描述,那次試飛時間以小時計,而超燃衝壓發動機的工作時間都很短,僅為十幾秒。那麼這次試飛有可能是使用串聯式渦輪衝壓組合發動機的高超音速飛行器。這種動力比較適合研製高速有人或無人駕駛的偵察機,譬如美國的SR-72高超音速無人偵察機,SR-72是SR-71的後繼機型,其最大特點是採用渦輪噴氣發動機和超燃衝壓發動機組合動力,採用飛翼佈局,可6馬赫高超音速飛行,能連續飛行24小時。
綜上,由多個官方報道顯示,中國目前存在數個高超音速飛行器計劃,包括遠程彈道導彈助推的跨大氣層高超音速滑翔飛行的全球打擊武器,使用混合渦輪衝壓發動機動力的有人/無人駕駛高超音速飛機,使用超燃衝壓發動機動力的高超音速飛行器。這些技術都緊追美國,與美國正在發展的各項高超聲速研究項目都能一一對應,這説明中國正在以追趕並超越美國的最尖端航空技術為目標,並且取得了喜人的成功。
以高超音速飛行器為代表的尖端軍事技術,是中國在一百年內保持世界超強地位的有力保障。