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高超音速武器:改变未来战争模式的利器

归档日期:11-11       文本归类:毁伤效应      文章编辑:爱尚语录

  “天下武功,惟快不破”。由于速度快、突防能力强,高超音速武器被军事专家称为继螺旋桨、喷气推进之后航空史上的第三次革命性成果,受到美俄等世界大国的青睐,被外界视为改变未来战争模式的利器之一。可以预见,随着高超音速武器的发展,未来的战场空间、作战模式、战争形态等都将发生巨大改变。

  高超音速,顾名思义,就是速度比音速还快得多,超过马赫数5,约合每小时6000千米以上。高超音速武器是指以高超音速飞行技术为基础、飞行速度为马赫数5以上的的飞行器,包括高超音速制导炮弹、巡航导弹、钻地弹、侦察机、轰炸机等。

  高超音速武器之所以受到军事专家的夸赞和世界各国的青睐,主要在于其具有卓越的技术性能。

  飞行速度快。“快”是高超音速武器区别于一般武器的最大特点。现代战争战机稍纵即逝,而目前高超音速武器的飞行速度可以达到马赫数5~25,可在短时间内精准攻击全球任何一个目标,基本具备发现即摧毁、打击在一瞬的能力,有效打击全球范围内,现有武器在短时间范围内难以对付的目标,把战争带到“读秒”时代。

  打击范围广。在同样的飞行时间里,速度的大小决定了飞行距离的远近。一方面,在较高初速度的助力下,高超音速武器在特定的时间段射得更高、飞得更远;另一方面,通过高超音速技术进行气动滑翔飞行,将大大提高高超音速武器的飞行距离。有分析称,高超音速滑翔弹头可将洲际弹道导弹射程提高1000~5000千米。如果普通洲际导弹射程约8000千米,改换为高超音速滑翔载具,攻击范围可增加至12000千米。随着高超音速技术的不断突破,未来高超音速武器将可在地域上实现全球快速打击,在空域上实现空天融合。

  突防能力强。由于高超音速武器速度快、行踪诡异,现有的雷达预警和防空系统基本上很难对其进行实时捕捉跟踪和瞄准摧毁。很多时候,现役的各种防空导弹还来不及做出反应,高超音速武器便已经杳无踪迹,更不要说拦截和打击。英国《每日邮报》曾援引海军专家彼特·桑德曼的话说:“对于水面舰艇来说,防御高超音速导弹是一个巨大挑战……即使你侦测到了(导弹来袭),也没多少时间留给你反应。”

  毁伤程度大。武器的毁伤效果、战斗质量与速度密切相关。根据物理学动能定理,一个物体的动能与质量成正比,与速度的平方也成正比。当高超音速武器的速度达到马赫数5以上,其动能将随之倍增,从而极大提高对目标的毁伤效能。根据计算,1500克的高超音速飞行体就足以令一座桥梁彻底解体。如果高超音速武器配备高速侵彻弹头,其对钢筋混凝土的侵彻深度可达十几米,能够打击深埋于地下的指挥中心等坚固目标。

  威慑作用好。从整体战略上看,由于速度快、射程远,高超音速武器具有先发制人的战略优势,从而产生威慑作用。美国空军前首席科学家马克·路易斯曾说:“隐身技术是建立在‘敌人不知道你在哪里,就无法阻止你’,而高超音速技术则是非常直白的速度威慑,对手即使发现你,也因跑不掉而无从防御。”从作战运用上看,高超音速武器具有隐蔽突然发起攻击和精确的全纵深打击能力,将对敌方产生巨大的心理震慑效应。从决策部署上看,由于性能优越、杀伤力强,高超音速武器的发展将在一定程度上改变战略力量对比,牵制对手作战部署,影响其战略意图和决心。

  高超音速武器集超高速、高毁伤、高突防能力等诸多优点于一身,必将对未来作战产生深远的影响。俄罗斯战术导弹武器集团公司总经理鲍里斯·奥布诺索夫曾说,“谁第一个掌握高超音速技术,谁实际上就能控制世界”。

  加快战争节奏。未来战场无疑将以速度制胜,谁的速度快就会争得战争的主动权。美军常采用观察、定位、决策、行动(OODA)杀伤链,来描述战争决策和行动周期。谁能更快更好地完成OODA链,谁就能获得作战的胜利。按照这个逻辑,高超音速武器一旦进入未来战场,将压缩OODA链到达节点的响应时间,突出战争中速度制胜的优势。未来,制时间权将成为战争关注焦点,“快打快收”“毁于首战”“终于一瞬”等都将成为未来战争的显著特征。谁先发起攻击,谁就很可能赢得战争优势。

  拓展战场空间。高超音速武器的研发和应用,促使作战空域不断向外扩展,逐步形成空天一体、全球性的战场空间。首先,战场界限变得模糊。随着高超音速武器对目标位置选择和定位的不断变化,战场前后方界限愈加模糊,甚至战略后方可变为战略前沿,战略前沿成了战略后方。如美研制的SR-72高超音速无人机,能够自由穿梭于战场上空前后方,对重要目标进行侦察与打击。其次,作战地域覆盖全球。如上所述,高超音速武器可在很短时间内就可以实现对全球任何地方的目标实施精准打击。未来,高超音速武器一旦投入实际运用,将可在全球区域内任意驰骋,对未来战争形态产生很大影响。再次,临近空间变成战场。高超音速飞行器技术的突破,或将使20~100千米临近空间远距离飞行和跨大气层攻击成为现实,过去未曾得到有效利用的临近空间将不再是航空航天飞行器的“禁区”。最后,空天战场融合将日益加深。随着高超音速武器的发展,作战空间进一步向太空拓展,未来战争加速通往空天一体化领域。如美空军X-37B无人太空飞机,有可能转化为空天一体作战的高超音速武器平台,平时在外层空间进行长期部署和机动飞行,携载高速动能武器从外层空间轨道或临近空间高端,对地面目标或海上目标进行快速打击。

  颠覆防导系统。高超音速武器具有极强的突防能力,对现有防空反导系统构成严峻挑战。首先,预警探测成为首要难题。高超音速武器飞行速度快、突防能力强等特点,将给现有防空预警雷达探测发现和稳定跟踪带来很大难度。特别是高超音速武器的高速飞行,将大大降低预警系统的发现概率和发现速度;高超音速武器必要的雷达隐身,再加上地球曲率的遮挡效应,将大大增加防御系统的预警难度。其次,快速反应能力要求大为提高。美国洛克希德·马丁公司的工程和先进系统副总裁阿尔·罗米格称,“速度是新的隐形”。高超音速武器以马赫数5以上的速度实施突防,将导致现有防御系统没有足够的预警时间,即使发现目标也难以实施拦截。以俄罗斯新型武器S-400防空导弹为例,其接到作战指令到进入发射状态,就需要4分钟的时间,根本来不及反应,就算导弹及时发射,面对速度如此之快的目标,防空导弹往往也来不及调整飞行姿态从而击落来袭目标。未来应对高超音速武器作战时,战场态势更加变幻莫测,快速反应和指挥决策的时间更短,整个防空系统的抗击将更加困难。此外,有效拦截难度将大大增加。防空武器系统在应对高超音速武器作战中,由于探测发现困难、跟踪制导跟不上,有效拦截的难度不言而喻。其中,高超音速武器过快的速度将给导弹拦截过程增加许多限制条件,比如对导弹拦截最佳角度、末制导方式、传感器精度和响应速度、引信引爆距离等都有较高的要求。

  形成新型战略威慑力。首先,高超音速武器可以强化战略核威慑手段。若高超音速巡航导弹配载核战斗部,将极大增强打击能力,提升核威慑力。其次,高超音速武器可以发展成为新型常规战略威慑手段。传统意义上核国家间的威慑主要通过洲际弹道导弹、战略导弹核潜艇和战略轰炸机构成“三位一体”的核力量来实现,而高超音速武器的应用,将使“高超音速”常规威慑在一定程度上替代传统的核威慑,打破世界战略核力量平衡。基于突出的技战性能,高超音速武器使用门槛大幅降低、打击精度大幅提升、打击灵活性更高、打击效果更可控,从而形成既可信又可用的新型战略震慑效果。美国最新版《核态势报告》认为,高超音速武器一旦服役,核武器的战略地位将有所下降,世界将进入“后核武时代”。俄罗斯联邦委员会国防与安全委员会主席维克托·邦达列夫曾表示,最新高超音速武器列装俄罗斯军队,这将确保战略威慑不仅依靠核武器。

  尽管高超音速武器威力巨大,但其技术尚未达到成熟程度。要想把高超音速武器从“概念”转变为“杀手锏”武器,还存在动力供给、气动布局、防热处理等诸多技术难题需要突破。

  超燃冲压发动机技术难题超燃冲压发动机,全称为超音速燃烧冲压发动机,是指燃料在超音速气流中进行燃烧的冲压发动机,它可以在攀升过程中从大气里获取氧气,节省重量。它在消耗相同质量推进剂的条件下,能够产生4倍于火箭的推力。基于结构简单、重量轻、推重比大等优势,超燃冲压发动机非常适用于高超音速巡航导弹、高超音速航空器等动力。不过,超燃冲压发动机也存在缺点,即它在静止状态下不能启动,须用助推方法将其推进到一定速度后才能有效工作。这不但要借助助推器提供初速,还要在超音速气流中注入并点燃燃料,就像是“在飓风中点燃火柴,并保持它的燃烧”。

  气动布局难题气动布局是指导弹(飞机)各主要部件的气动外形及其相对位置的设计与安排。为保证远程、快速和大范围横向机动能力,高超音速飞行器的气动布局必须具备高升阻比特性,同时兼顾飞行稳定性和可操纵性。高超音速飞行器要采取什么样的气动布局,还需大量的飞行试验来验证。

  防热技术难题高超音速飞行器在大气层内进行高超音速飞行时,强烈的气动加热会使飞行器表面产生极高的温度,给飞行器结构强度带来严重问题。因此,长寿命、耐高温、抗腐蚀、高强度、低密度的结构材料对于研制高超音速武器非常关键。

  导航与控制难题在高超音速飞行条件下,飞行器表面高温将导致空气离解和电离。据称,当马赫数达到8时,飞行器头部的温度将接近1800℃,其他部位的温度也将在600℃以上,能使附近的气体分解和电离。气体分解和电离后,会在飞行器外部形成等离子体鞘套并包裹飞行器(即“黑障”),干扰甚至阻断无线电信号传输,严重影响飞行器的导航与控制。

  此外,高超音速武器需要采用先进的材料、消耗大量的资源与能量,研发费用惊人。可以说,高超音速武器的研发是一个国家经济实力的具体较量,是对各国综合实力的挑战。

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