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TSTO:“环球高超”没有核实战能力,不要附和美媒炒作
最后更新: 2021-10-19 21:43:06尽管碳氢燃料的超燃冲压可以在马赫3.0时就被点火,但是由于燃烧室内上游行波的存在,在来流速度不足马赫5之前,其发动机工作的当量比都不能达到1,否则发动机就会发生喘振。在这种情况下,助推器需要将巡航段推到马赫4或5才能保证巡航段动力能正常衔接。这也由不得助推器不造大了。
而这种飞行器的极速也受到其巡航段动力的钳制,碳氢燃料的超燃冲压在马赫8时已经基本丧失对来流的加热膨胀能力,而在飞行高度高于35千米时也难以获得足够的来流量来维持发动机正常工作。这种吸气式高超的飞行高度上限和极速在目前原理下都是很难继续突破的,其射程也由其燃烧室工作时间决定。
图源:中国空气动力研究与发展中心
10年前,X-51A的巡航段在飞行中工作时长为240秒,刷新了当时的超燃冲压工作时间的纪录。而在2020年,航天科工某所的超燃冲压项目也才刚刚突破了连续工作600秒的大关,距离将其直接用于洲际尺度上的弹药投送,还有很长的一段距离。
而组合动力飞行器则不同,相较于火箭助推-单一动力飞行器而言,其囊括的领域更广泛。组合动力飞行器不仅包括较小的导弹,还包括更大的飞行器。不过由于前文提到的燃料限制,只能使用液氢燃料的唐刀、佩刀、PATR发动机等组合动力暂时被我们排除在外。
就目前而言,研发进度最快的组合动力是TBCC(涡轮组合循环发动机)和TRRE(涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机),这两者都是以涡轮动力为低速动力,再并联/串联高速时使用的冲压动力(引射火箭)。其动力的工作极速和高度限制与我们之前提到的火箭助推-单一动力飞行器的巡航段相比并无什么变化,但是在速域上却有了巨大的拓展。由于并联了涡轮发动机,具备了0速启动能力,因此采用了组合动力的飞行器可以全须全尾地自主起降。这也是为什么组合动力可以配套更大飞行器的原因。
其科研目标,就是“腾云”工程 图源:观察者网
而其在军事上的应用,可以参考J-12总师陆孝彭院士的说法,以大型平台为目标,通过提升其搭载量,压低其航程,借助平台高速度增量的优势,将获得仅在本土起降投射弹药时还拥有远超其他同等吨位轰炸机的战略投送能力。
举个例子,出口型M20的重量为4吨,极限射程为800公里,关机速度为2300m/s。而高超音速平台本身能够提供给其的速度增量为2000m/s以上,可以直接把4吨弹的关机速度泵高到和东风-21一个水准。
再举个例子,东风-26携带1.8吨常规弹头时关机速度约为5500m/s,此时其弹道射程仅为约4000公里。然而如果有2000m/s以上的速度增量(DV)加持,东风-26的关机速度将跃升到7500m/s以上,甚至超过了东风-41的关机速度,可以把射程拔高到13000公里以上。
而东风-41作为一种全重达到52吨的导弹,在12000km射程时投掷重量也仅有约1.5吨。东风-26在重量相当于东风-41一半不到的情况下,采用更加廉价的外壳和燃料,在以高超音速平台为基础,投掷更多的载荷同时,还能保证更远的射程。
如果将东风-26作为仅以冲高为目的设计的高超音速搭载平台来看,其载荷比也可以达到一个令人瞠目结舌的地步。以腾云空天飞机为例,作为一种典型的冲高空天飞行器,在其一级高超音速平台仅为120吨的情况下,可以将超过50吨的二级以马赫7的速度投掷,这个数字是非常惊人的,代表其军用化潜力巨大。
东-41导弹 图源:社交媒体
但军用化潜力巨大,并不代表火箭助推-滑翔高超的打击模式,和英国《金融时报》报道的那种复杂入轨打击模式相仿。为了了解这点,首先,让我们先把视线聚焦在现代化远程导弹的打击模式身上。
作为一款两级动力的固体燃料高超音速导弹,东风-26毫无疑问是把搭载的高超音速弹头种类和性能开发到极致的导弹。当下,国内外互联网上对我军远程打击的主力武器——东风-26的打击方式其实有较为广泛的误解。东风-26并非是什么决战兵器,一发导弹过去糜烂一个航母战斗群。但也不是莽夫硬上,几十发导弹堆叠在一起攻击一个目标。
当代装备东风-26的远程导弹旅有一套必须基于高超音速弹头才能实现的作战体系。在探明敌方目标位置时,远程导弹旅可以利用强敌的空天防御漏洞,在敌方防空导弹射高之上(强敌装备的“标准”系列大型舰空导弹因为在30公里以上气动舵控制力下降,也就是不像高超音速飞行器一样具备足够维持机动的气动控制力,因此射高被限制在30公里以内),以及敌方的反导导弹射程之下。由于东-26采用的是再入滑翔弹道,相比传统弹道导弹可以在末端节省大量的速度,因此在打击敌方目标时,还能在保证机动的情况下维持极高的末端速度,一般为8-10马赫(在地音速),对敌目标进行打击。
远程导弹部队当下一般在一个方向会部署36到72个发射架 图源:军事报道
可以看出,东-26的不同弹种,这些非常有力的“花活”都必须基于高超音速弹头才能实现。其对弹道导弹技术的促进是成体系的,带来的是战力方面整体的跃升。
另一个例子则是我军新型战略轰炸机(特别新那种)携带的空射高超音速导弹(为了方便,暂时命名为空地114,这个型号为脱敏数字)。这种由新型战略轰炸机携带,弹径仅为1米的两级固体燃料高超音速导弹,虽然在弹体结构和弹头气动外形上和东风-26大差不差,但是其在作战定位上却和东风-26全然不同,当然,工作模式也和东风-26大相径庭。
作为一款负责对阿拉斯加反导基地进行打击的核导弹,KD114所要达成的需求是保证自身不被拦截的情况下尽快拔除敌人的反导基地,确保己方二次核反击力量的安全。在这种敌人坐标固定,打击的时间窗口狭窄的情况下,KD114不会采用东风-26那样的再入-弹跳弹道,也不会让弹头消耗大量速度在盘旋机动上,而是采用全程大气层内滑翔弹道,不仅可以避免在外太空被中段拦截所造成的困扰,还能确保以尽可能快的速度击中敌方目标。
新型战略轰炸机,是轰6,而且还挺重要的 图源:社交媒体
最后一个我想举的例子是AGM-183A。作为在砍了一刀后只剩下2吨的高超音速导弹,AGM183A的核心宗旨只剩下了射程和重量。其自重可以让其被F15E/EX/F35挂载,在我国防区外发射,对我国脆弱目标(露天机场,薄机库,指挥中心,雷达站)等进行点对点打击。和前面两种导弹又不同,AGM183A充分利用了HGV难以被中段拦截以及可以增加射程的特性,并且将射程推到了极致,以至于AGM183A最后尽管只有50KG的战斗部,但射程依然保持在1000公里以上,可以让其载具平台安然无恙地发射后拍拍屁股走人。
通过上述三个例子,我们可以看到,火箭助推-滑翔高超由于战术战略需求的不同而着重于不同的侧重点。战术级别的小高超特化了射程和通用性,不仅是AGM183A会这样做,我们的下一代舰载反舰高超音速导弹也会如此。
战略级别的对面打击高超则有条件充分利用自己的优势,在对抗敌人复杂系统的情况下找到漏洞并做出最优解。而战略级别的核打击高超,则需要快速的反应速度,极高的战备率,以及较短的打击时间。而这三点,都是《金融时报》宣传的那枚“入轨环球航行”高超音速飞行器所不具备的。
作为一种可以入轨的高超音速飞行器,首先最大的一个问题就是载荷比。想要进入300km圆轨,需要的速度相比12000公里射程的洲际弹道导弹,一点都不比12000公里射程的ICBM和东风-26的差距小。更大的速度增量需求意味着更少的可用载荷,这对于在载荷重量分配上“寸土寸金”的洲际核打击载具而言,是非常致命的事情。
第二个问题就是反应速度,高超音速飞行器在近地轨道(LEO)上绕圈,其本身若以阿拉斯加为打击目标,则很难在飞掠地球另一面时及时赶到。若以美国本土为打击目标,其打击效果又不如陆基的洲际弹道导弹。
第三,它自身由于在太空外飞掠,还要受到敌人中段反导和反卫星导弹的威胁,生存性也不如半程以上都在大气层内滑翔的高超音速滑翔器。
综上,8月试射的秘密载荷,无论其试验科目是什么,都不应该是美国人所指责的核投掷载具。虽然我国会发展与国力相匹配的战略能力,但对于美国妄图“空间军事化”的“贼喊捉贼”炒作,我们一定要擦亮双眼,警惕美国人给我们戴帽子,希望我的文章对大家分辨此事有所帮助。
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