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纸上谈兵· 这种武器让普京腰板如此硬

纸上谈兵· 这种武器让普京腰板如此硬

今年,世界多个国家都在高超音速武器方面轮番“亮出牌子”。其中,俄罗斯无疑抢了美国的“风头”。普京不但高调炫耀俄罗斯的“锆石”高超音速巡航导弹,而且还曾打趣地问美国总统特朗普要不要购买俄罗斯的高超音速武器。世界高超音速武器竞争的要害是什么?锆石又何以让普京腰板如此硬?

纸上谈兵· 这种武器让普京腰板如此硬

武器速度不断提升

人类的武器发展,整体而言是伴随科技进步越来越快。冷兵器时代人类步行冲锋的时速不过十余公里,骑兵冲刺不过数十公里,投枪、弓箭的射击初速也不过每小时百余公里。

进入火器时代后,战车、快艇的时速从数十公里到上百公里,子弹、炮弹的出膛速度则从早期的每秒上百米提高到一公里,首次达到了“超音速”效果。此后,人类的飞机也从时速数百公里逐渐提升到亚音速、音速、超音速,最快的可达3倍音速(每小时3600多公里)。导弹的速度则是从亚音速提高到20倍音速。

超快的速度,在战争中带来的好处是显而易见的。它不但可以缩短我方反击的时间差,抢占有利战机,也能给敌人更少的应对时间,从而达到更大的毁伤效果。因此,高超音速武器也就成为现在各国研究的重点方向之一。

何为“高超音速”

所谓高超音速武器,就是远超音速的武器,一般的定义是超过5倍音速(5马赫)。按照这个定义,只要速度在5倍音速(每小时6120公里)以上的都可以叫高超音速武器。比如传统洲际导弹,现在的初速度和外层空间飞行速度可达20倍音速左右,进入大气层后的末段速度也能达到10倍音速以上,完全符合速度标准。

但实际上,现在各国之间竞争的高超音速武器并不是洲际弹道导弹。洲际弹道导弹的高速度,来自于火箭发动机产生的强大推力,以及在外层空间的小阻力。这样做造成两个影响。一是火箭发动机虽然能大幅度提高导弹速度,却使得导弹的方向比较固定,容易被敌人提前预防和拦截。二是火箭发动机脱落后,尤其导弹再次进入大气层后,由于缺乏动力,速度衰减得很快,而且在大气中的机动性不足,难以完成太复杂的动作,影响突防和打击力。

各国之间现在竞争的,实际上是能够在大气层中具备高速度和高机动的高超音速武器。这些武器的速度未必如洲际弹道导弹那么快,但大气层内的机动性却远超洲际弹道导弹,可以适宜不同战场。

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锆石模型

谈兵·技术控

高超秘籍:大气层“冲浪”和“吞进”阻力

实现高超音速的技术,目前大致有两类,一是超高音速的气动力布局,二是冲压发动机。

超高音速气动力布局,简单说就是使得导弹的外形适于在大气层中获得高速,满足高升阻比和强机动性。包括升力体、翼身融合体、轴对称旋成体、乘波体等。以较为著名的乘波体为例,其外形是一种特殊的流线形,在大气层中快速飞行时能产生空气激波,而飞行器的前缘平面与激波的上表面,仿佛是骑乘在激波上面,“踏波”而行,因此叫乘波体。通俗的说,就好像在大气层上打水漂或者冲浪一样。这样,原本可能对飞行器构成阻力的大气,反而变成了推动飞行器高速飞行的“座骑”。

至于冲压发动机,其原理是把飞行中产生的迎面气流“吞”入发动机,然后利用这种高速的气流冲击,使得发动机内的空气压力剧增。这样压缩后的空气进入燃烧室,与燃料混合燃烧,生成的高温燃气在喷管中膨胀,再以更大的速度朝后加速排出,从而产生远远超过普通发动机的推力。这样造成的结果就是,飞行器本身飞得越快,迎面来的气体越猛烈,产生的后向推力也越大。这使得飞机的速度和推力之间进入了一个“正反馈”。传统飞机飞得越快,迎面而来的空气阻力越大。而这种新式发动机则能够把迎面而来的空气阻力转化为发动机的更大推力,速度自然可以大大增加。当然,冲压喷气发动机也有一个门槛,就是必须在产生一定初速度之后,才能生效。如果初速度太慢,迎面空气产生的冲压不够,冲压发动机也就失去意义。

正是依靠高超音速的气动力布局和冲压发动机,使得现在的先进武器突破了普通飞行机在空气阻力下的无奈,也避免了传统洲际弹道导弹为追求高速度而产生的僵化困局,从而诞生出既能飞的快,又能躲会钻的先进高超音速武器。

谈兵·伏杀机

锆石反舰:令美国航母编队举步维艰

近日俄罗斯高调宣扬的新型高超音速武器,是一款名为“锆石”的高超声速导弹。该导弹是一款大气层内的巡航导弹,主要用于反舰。从模型上看,它的外形符合乘波体结构,很可能采用了冲压发动机。

锆石最早研发的消息,是2013年传出的。到2016年3月,塔斯社就有报道说锆石导弹进行了地面的发射试验。当时宣称锆石最高射程是400公里,属于一款中远程导弹,最大飞行速度是8马赫,相当于每秒钟2.7公里,或每小时近9800公里。

此后几年,锆石的消息逐渐传出。一种说法称,这种新式导弹已经在2018年试验完成,进入服役。普京和俄罗斯国防部副部长阿列克谢·克里沃鲁奇科先后在2019年表示,锆石将装备在20385型护卫舰、“沙波什尼科夫元帅”号大型反潜舰、“伊尔库茨克”号巡航导弹核潜艇以及核动力巡洋舰上,简直有些“全民武器”的架势。而且,根据最新报道,现在锆石导弹性能又得到进一步提升,速度达到9马赫(每小时超1.1万公里),射程超过1000公里。

这个性能数字是非常有威慑力的。因为目前美国在海外投放战力最强大的存在就是航母战斗群。航母战斗群的主要武器是舰载机。现役主力四代半战机F-18大黄蜂,它的作战半径只有700多公里。即使未来的舰载机主力F-35,其作战半径也不过1100公里。锆石导弹射程达到1000公里,就意味着俄罗斯舰艇可以进入到距离美国航母近1000公里的地方,向美国航母集群发射锆石导弹,然后迅速撤离。而美国舰载机最大速度只有每小时2000公里,即使俄舰一动不动也要半小时左右才能赶到,然后即刻就要返航。相反,俄舰发射的锆石导弹,却可以在短短五六分钟内穿过近1000公里距离,杀到航母集群的核心。由于锆石导弹的高速,美军通常的近防武器密集阵很难对其进行有效拦截。

当然,美军拥有强大的全球情报系统,即使在1000公里外,俄军也很难悄然无息地靠近美军舰队。这使得美军对俄军的防备,不必等到锆石导弹发射才开始。但这同样意味着美军需要完成的戒备工作成几何级数增长,因为任何靠近航母编队1000公里内的俄军舰艇都可能成为发射致命导弹的杀手。

再说,锆石导弹还可以被装备在潜艇上,神出鬼没地从300-500公里距离突然上浮,发射后再紧急下潜。美国方面称,俄军将在2020年左右进行锆石导弹的首次潜艇发射试验,甚至有模有样地宣布,试验将在新型攻击核潜艇“喀山”号上进行。这样一来,俄罗斯将成为第一个部署潜艇高超声速导弹的国家。虽然水下发射的难度比水面发射更大,受制于复杂洋流和波浪干扰,但俄罗斯对于潜射导弹具有丰富的经验。加上锆石主要加速是在大气层中进行,水下发射技术实际上基本可以套用传统导弹的模式。

此外,,锆石未来还可能在图-160M2轰炸机和研发中的PAK-DA战略轰炸机上配备,从而具备水面、水下、空中三位一体的发射体系,进一步增强其威力。

总之,锆石的列装,实际上将使得原本横行七海的美国航母编队,面临举步维艰的状态。深不可测的大洋,处处暗伏杀机。

优劣评析:弱者对强者的均衡

当然,我们不能说锆石导弹就能扭转美俄之间的战略优势。毕竟美国航母编队具有极强的战斗力、防御力和自持力。一枚或者几枚锆石导弹发射出去,很难确保击沉强航空母舰,就算装上核弹头也未必一定能如愿以偿,毕竟核武器的主要杀伤——光辐射、热辐射、冲击波和核污染,在波涛汹涌的大洋上,威力会打折扣。

然而,需要同时看到的是,美军想要的是保持霸权,并不会追求杀人一千自损八百的消耗。只要俄罗斯表现出对美国航母编队的威胁,哪怕这种威胁受到种种限制,那么美国便不会豁出去和俄军硬拼。美国五角大楼发言人称,面对俄罗斯高超音速武器的发展,华盛顿必须消除由此引发的“作战能力不对称”。

在这种情况下,锆石导弹的装备,实际上为俄军的少数新锐舰艇提供了克敌制胜的法宝。这不但使得俄罗斯在未来的军备竞赛中抢占有利地位,而且也获得了在整体不利局面下达成均衡、维护自身国防安全的收益。

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