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高超音速导弹面临的技术挑战

2020-08-06 主编:诚信在线 点击次数 :

  据英国《飞行国际》杂志报道,尽管美国国防部不久前成功进行通用高超音速滑翔导弹的测试飞行,且第一家高超音速导弹工厂即将建成开工,但这种武器在设计、制造和列装方面仍面临巨大挑战。美国军工专家认为,将高超音速导弹技术提升到实战状态,必须解决以下7项技术难题。

  热防护。高超音速导弹面临两方面高温挑战。一方面是弹体外部高温。高超音速导弹以超过5倍音速飞行时,与空气摩擦产生大量热能,使弹体表面温度高达2200℃。采用金属热防护罩会增加弹体重量,限制射程和机动性;采用传统碳-碳复合材料制造工艺,则需要精湛的手工制造技术。因此,亟须研发新材料和制造工艺,打造重量轻且坚固耐用的热防护系统。另一方面是弹体内部的电子组件。这些电子组件如同一个个“加热器”,被放置在真空罐内,外部利用温差保持空气对流,其技术难点在于如何防止这些“加热器”自燃或“真空罐”熔化。

  通信。高超音速导弹是高风险武器,在飞行中与其保持通信,随时中止或改变其攻击方向非常重要,而实现信息的传输和接收则是难点。在高超音速飞行条件下,大量热量被传递到空气中,使空气发生电离,产生的等离子体包裹在弹体周围,阻滞通信信号的传输。

  定位、导航和校时。俄罗斯正在开发带有核弹头的高超音速导弹,由于核武器的杀伤半径大,所以对武器精度要求不高。美国计划使用常规弹头,依靠动能摧毁目标,这意味着导弹必须具备精准定位能力。通过导弹内部计量单元与外部时间同步可实现这一点,但需要精准可靠的电子系统和部件。

  机动性。高超音速导弹同时具备速度优势和机动能力。凭借速度优势,高超音速导弹留给对手的反应时间只有几分钟,加上飞行路线迂回曲折,使其航迹和攻击目标无法预测,因此难以应对。不过,如何控制高超音速导弹实施机动是一大挑战。在高速飞行中,任何机动动作都会对弹体产生结构和气动负载,设计时应充分考虑弹体负载能力。

  一体化。设计一款高超音速导弹是一种挑战,完成所有部件安装并进行飞行则是另一种挑战。例如,针对弹体承受的高温考验,加装热防护罩既增加重量,又压缩了电子部件安装空间。因此,安装电子部件时需要考虑热防护罩的限制因素,不能过多增加重量和体积,这就需要一体化集成。一体化是确保高超音速导弹发挥效能最重要的一环。在高超音速条件下,系统各部分需保持正常运行,且符合体积限制。

  空气动力学设计。对高超音速滑翔导弹的空气动力学进行分析和设计,有助于提升导弹射程、可靠性和精度。在体积限制范围内,弹体升阻比高,则利于长航时飞行,也正是因为体积限制,弹体上无法安装机翼或大升力面。

  快速杀伤链。美军致力于在不同类型平台和装备之间实现通联,以形成一条快速杀伤链。高超音速导弹作为其中一环,要在短时间内迅速消灭目标,需要与其他平台共享目标数据。不过,由于高超音速导弹飞行速度快、打击距离远,且要进入敌方严密设防区域,使得这一问题变得复杂。美军需要将多型新装备接入战场网络,实现信息快速共享,确保高超音速导弹获取目标数据,实现预定打击效果。(成高帅 王岩)

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