中国十倍音速武器威力几何

2014年09月29日15:01  新闻专栏  作者:吴戈  

  美国监测到中国1月10日试射了一枚速度可达十倍音速的神秘武器,并得到中国官方间接证实,照此速度,一小时内就能打到美国。这到底意味着什么?

  时间不是问题

  以音速为340米/秒计,10倍音速的武器一小时内能飞行12240公里。这个距离当然足够打到美国,而这个一小时的时间是否惊人呢?那要看你和什么比了。

  现在最快的战斗机一般最大平飞速度略超过2倍音速,飞完12240公里需要5小时,而且持续最大速度飞行它会很快耗尽燃料;大型轰炸机还只有极少型号能超音速飞行,飞抵美国所需时间更长;巡航导弹也一般亚音速飞行。

  然而只需换一种飞法,就能使这个成就一文不值。前苏联早在1957年就发射了人类第一颗人造地球卫星。要使物体进入地球轨道环绕飞行,必须达到7.8公里/秒的第一宇宙速度,这是音速的近23倍。将卫星换成弹头,这样的火箭就成了弹道导弹,再使速度略低于入轨速度,它就会落回地球,不同大小的火箭发动机关机时能赋予弹头不同速度,从而达到不同射程。用能入轨的发动机,就能打到地球任何一点。打到12240公里的目标,导弹需要7.2公里/秒的速度,时间则只要28分钟。而中国1970年就发射了卫星。

  难在机动

  那么,今天的10倍音速试验何以视为成就?原因在于,洲际弹道导弹速度虽快,但主要在大气层外飞行,只在再入大气层时靠防热材料挺过最严酷的摩擦升温。而且,正因为这种相对固定的抛物线弹道,弹道导弹发射后很快就能被测算出弹道和大致落点,这为拦截它提供了很大的便利。弹道导弹对付拦截的办法,除了减弱红外、雷达等信号特征,抛出诱饵与弹头一起飞行,施放干扰等,最有效的就是弹头机动了。目前俄罗斯的“白杨-M”导弹时常自称能突破反导系统,就是因为具有一定的弹头机动飞行能力。

  当然,弹头的机动也带来很多挑战。前面说过的高速虽然是优势,但一旦在大气层内进行,哪怕是高空稀薄大气中,也会使高温更加严重,持续时间一长,弹头有化作流星之虞。受制于力学原理,弹头也不可能任意机动,其角度、轨迹都有限制。机动也破坏了原有弹道的规则性,弹道导弹必须有更多办法清楚地知道自己的位置,自己辨认出目标,才能保证命中精度。为应对这些挑战,实际上弹头必须从再入时的极高速度慢下来。

  这正是中国此次试验的背景。根据美方的观测,中国显然是发射了一枚弹道导弹,其弹头在后期进入了滑翔机动飞行,其十倍音速的速度正是为适应各种限制而减速的结果。2011年,美军的“先进高超音速弹头”(AHW)曾在试飞中滑翔约3800公里,弹头速度达到8倍音速。据此有人认为中国在这一领域已经与美国平起平坐。

  谨慎地说,不同程度的弹头机动能力的研究并非始自今日,只是中、美这两次试验成了新闻。试验中弹头只要没有烧毁,应该算飞行成功,这样的速度当然会对美军现有的反导系统构成严重挑战,但前提是滑翔弹头也要解决机动带来的防热、制导等问题,可靠地完成使命,这一点恐怕仍不敢说已经解决,我们看到的只是一个摸索过程被曝光的一个侧面。

  另外,弹头机动技术原来主要是为核导弹准备,因为如此费力地开发昂贵的洲际导弹,如果一次耗资数千万美元,只是为向半个地球外扔一颗普通炸弹,杀伤力再大,也比不上轰炸机一个架次投下的普通炸弹多,这对任何军队都是极不划算的。

  直到近年,用洲际导弹携带普通弹头才成为美军的选项,这是因为一小时内打到全球任何一点的“全球即时打击”能力在美军堪称“外科手术”或“点穴”式的新战争样式中,构成了全新的威慑意义。特别是打击恐怖主义组织等特殊对手时,昂贵的导弹虽然可能只炸毁一辆卡车,但这辆车可能正准备对己方意义重大的目标发射导弹,实施核攻击或生物/化学武器攻击!同时,这种应用还大多着眼利用现成的洲际核导弹技术甚至直接改装库存导弹,才能降低成本。

  尚需突破动力

  这次中国试验的技术还有一个根本特点——它只是在火箭发动机关机后,利用火箭赋予的能量滑翔,自身已不能再加速。实际上在高超音速(5倍音速以上)飞行领域,还有相当大一类设想中的飞行器将自带动力,以高速巡航导弹、高速无人侦察/轰炸机甚至洲际高速客机的面目出现。

  要在大气层中达到并保持高超音速,仍用火箭发动机虽无不可,但太过笨拙,因为它最大优势就是自身携带氧化剂,擅长大气层外飞行,而大气层内有空气为燃烧提供天然的氧化剂,使用吸气式发动机要合理得多,只是难度在于必须使发动机内部气流也能超音速流动。这种发动机称为超(音速)燃(烧)冲压喷气式发动机,已成为航空航天强国争夺的制高点,目前最大的进展仍为美国取得。2004年,其X-43试验机实现超燃发动机持续工作12秒,最高速度短暂地达到9.8倍音速,2013年,X-51试验机实现超燃发动机持续工作210秒,最高达到5.1倍音速。

  这样的飞行,还是由轰炸机将试验机携带到高空,并由助推火箭将其加速到4.8倍音速才完成的,因为超燃发动机在更低的速度下理论上就无法工作。如果不想每次飞行都消耗一枚不小的火箭,并减轻重量,这样的飞行器还需要研制同时具有现有的喷气发动机和超燃发动机特点的动力系统。在这一多难度极大的领域,美国刚刚取得初步成果,中国则已开展了大量的理论研究和地面模拟,但离制造真实样机进行试飞还有不小距离。

  所以,不要只为一小时打到美国而激动,这场竞赛才刚刚拉开大幕。

 

  (声明:本文仅代表作者观点,不代表新浪网立场。)

文章关键词: 发动机 中国 弹道导弹 武器

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