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起大早赶晚集:美军首射高声速武器发动机,已严重落后于中俄起大早赶晚集:

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所以美海军选择在此时进行高超声速发动机试验

据美国《防务新闻》网站27日报道称,美海军以及工业团队于本周四,对适用于高超声速导弹的固体火箭发动机,进行了首次试验。此举意味着,将会着重推动美海陆军各自的高超声速武器计划进展。同时,该网站还提到俄国的“锆石”高超声速导弹,称其进度远超美国,恐将成为心腹大患。进而影响到海陆两军超高声速导弹的列装交付。

随着我国东风-17,俄罗斯“先锋”、“匕首”“锆石”等高超声速武器的接连亮相与服役,令在这一领域原先处于领先地位的美军,大吃一惊。因而从2019年底起,美海陆空三军的战略级和战术级高超声速武器研制计划相继推出,并在后续财年预算中,增加其相关方面的预算。其中,美海军推出常规快速打击计划(CPS),陆军推出远程高超音速武器(LRHW)。

在2019年8月底,经过多轮竞争后,美军最终最终选择了戴拿克斯公司,负责制造三军通用的“高超声速滑翔体”(C-HGB),而该滑翔体的具体设计和系统集成工作则交由洛.马公司负责。按照美海陆军的当前阶段需求来看,C-HGB的飞行速度需达到5马赫,打击射程应在3000公里左右。

陆军将会其安装到新一代机动式发射平台上,用来在战役开始阶段,打击敌方纵深领域的高价值目标,以及敌军舰队/航母等海上目标。海军则准备将其装备到“弗吉尼亚”级核潜艇、“朱姆沃尔特”隐身驱逐舰和“阿利.伯克”级宙斯盾驱逐舰,形成具有从水下到水上,常规与隐身等多方面的快速打击能力。据悉,C-HGB的最大飞行速度将达到17马赫,而射程也将增加到5000公里。

高超声速武器的推进技术,总体而言分为两种:一是助推滑翔式(例如我国的东风17,俄罗斯的“先锋”、“匕首”),二是吸气式(例如美空军的“AGM-183A”,俄罗斯的“锆石”)。助推滑翔式高超声速武器,依靠火箭助推将弹头加速到高超声速,然后弹头与火箭分离,从而进行无动力滑翔。和吸气式相比,火箭助推滑翔式高超声速武器体积和重量都比较大。这是因为火箭发动机除了需要携带燃料外,还要携带多倍的氧化剂。除此之外,采用助推滑翔式的高超声速武器,还需从气动外形设计和材料结构上下功夫,从而达到高超声速的作战速度以及毁伤能力。

吸气式高超声速武器依靠超燃冲压发动机(RAMJET)在空气中飞行。因为它可以使用空气中的氧气作为氧化剂,只需要携带适量燃料就行,因而不论是体积还是重量,相较于火箭助推式都小很多。但同样,这种方式也有弊端,那就是超燃冲压发动机通常无法在亚音速的状态下工作,因此吸气式高超声速武器通常使用小型火箭发动机将其推送至超音速,然后超燃冲压发动机才能启动工作,继续加速。

反观美国的高超声速武器推进技术,三军无一例外都使用了吸气式超燃冲压发动机,尽管美军在这方面拥有大量数据积累和实验资料,但在近几年的相关试验中,却遭遇了不少难题。

最典型的例子就是美空军的HAMC高超声速巡航导弹演示验证项目,该项目在2019年完成了首次飞行试验,取得了不错的效果。但在2020年的5月和12月的两次试验过程中,均以失败而告终。两次失败令美空军颇为难受,因而随即选择了固体燃料冲压发动机,液体碳氢燃料双燃烧室超燃冲压发动机等发展路线。

同样,美国空军的失败,也令海陆两军引以为戒,美海军在2021年财年预算中,新增了固体燃料亚燃冲压发动机技术研究计划;陆军也着手开始研发新型固体燃料,用于支撑高超声速武器采用固体冲压发动机的需求。

超燃冲压发动机的特点为,实现燃料在高超音速内流中的稳定燃烧。在高超声速武器飞行时,空气在飞行器体内流过的滞留时间很短,一般只有毫秒。要想在这么短的时间内,将其压缩增压,与燃料均匀稳定,低损失,高效率的混合燃烧,十分困难。因而,这就要对发动机的尺寸形状大小、燃料种类、喷注器、燃烧机等多方面的设计,提出了严苛要求。此外,还得通过大量理论和试验研究,获取相关资料数据,为后续的发展改进做准备。

所以美海军选择在此时进行高超声速发动机试验,正是这个原因所致,尽管显得有些姗姗来迟,但足以证明,美军在相关技术领域,已经取得了一定的突破,但至于效果如何,还得就最终的试验结果来定。反观俄罗斯的“锆石”高超声速导弹,已经成功进行多次试验,由此可见,俄罗斯已经解决了超燃冲压发动机领域的一系列关键技术。

而我国则在2020年6月,由中国科学院力学所的范学军所领衔的科研团队,则宣布了一个好消息,那就是在超燃冲压发动机地面试验中,该发动机持续运行了600秒。尽管这只是一次试验,但却比美空军HAMC项目前身的X-51A高超声速飞行器的时长足足多了390秒。因而,美军在此领域内,不仅落后于俄罗斯,还被我国拉开了一段距离。

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发布日期:2021-05-30 13:14:30

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