导弹技术趋势：高超声速导弹发展及高速飞行面临的挑战

前沿君微信：tech9999  手机：[phone]

转自：航空简报（TiStreet）

作者：道格拉斯·巴里，军用航空航天高级研究员

编译：郭道平 中国航空工业发展研究中心

2019年3月11日，英国国际战略研究所(IISS)发布道格拉斯·巴里的博客文章，评述了导弹技术领域的发展，涉及导弹的军备控制、速度、准确性和扩散等几个方面。其中高超声速导弹发展及导弹高速飞行面临的挑战如下：

中国、法国、印度、日本、俄罗斯、美国和英国都对极高速巡航导弹和/或滑翔导弹(HGV)感兴趣。俄罗斯声称其“先锋”高超声速滑翔导弹现已投产并将于2019年入役。滑翔式弹头将首先装于UR-100NUTTH(SS-19“花岗岩”)洲际弹道导弹，而后继的“萨尔玛特”重型洲际弹道导弹将于本世纪20年代初列装。与此同时，中国已经测试了美国情报界所认定的WU-14，有时也被称为DF-ZF。中国不迟于2014年就开始对HGV进行试飞，似乎像俄罗斯导弹那样已接近入役。美国也在考虑发展HGV，以便为其常规快速全球打击野心提供部分解决方案，并且在谋求几种极高速导弹系统。

俄罗斯的极高速巡航导弹系统，包括战术导弹公司在研的GZUR(高超声速导弹)。据报道，这是一种6马赫的大型空射对地攻击导弹，射程约1500公里。3M22“锆石”高速反舰巡航导弹也在开发之中。同样，这种武器的速度据报道约为6马赫。两者都可以在本世纪20年代初入役。虽然高超声速吸气式推进装置通常与超燃冲压发动机(超声速冲压喷气发动机)相关联，但高效的超燃冲压喷气发动机才能维持高达6马赫左右的速度。冲压喷气式发动机和超燃冲压发动机的主要区别，在于冲压喷气发动机的燃料是在亚声速气流中燃烧，而超燃冲压发动机的燃料是在超声速气流中燃烧。虽然冲压喷气发动机和超燃冲压发动机在机械构造上很简单，但在超声速气流中维持燃烧对设计的要求是相当高的。

虽然中国已开发出YJ-12超声速反舰巡航导弹，但迄今为止只展示并列装了亚声速对地攻击巡航导弹。就对地攻击巡航导弹而言，北京有可能试图跳过超声速系统，而是在未来10年内推出5马赫以上的武器。

北京和莫斯科还在研制空射弹道导弹。俄罗斯的“匕首”似乎以9M723(SS-26 Stone)短程弹道导弹系列为基础。与此同时，中国正在开发被美国国防部称为CH-AS-X-13的空射弹道导弹。据报道，该导弹是中国正在追求的至少两种空射弹道导弹计划之一。 CH-AS-X-13与反舰任务有关，以航空母舰为主要目标。俄罗斯的“匕首”似乎用于打击海上和地面目标。

在亚太地区，印度和日本都在开展高超声速巡航导弹研究项目。德里的高超声速技术演示飞行器(HSTDV)旨在探索极高速飞行所需的技术，而与俄罗斯合作的所谓“布拉莫斯”2项目也与5马赫以上的导弹有关。日本2019年预算申请也包括对高超声速巡航导弹技术研究的投资。

在欧洲，法国正致力于以冲压喷气发动机为动力装置的ASMPA空射核巡航导弹的后继弹。超过5马赫、被称为ASN4G的导弹可能是竞争者之一。

导弹高速飞行面临如下挑战：

1.动力装置

•在低马赫数下，于高马赫数时有效的推进配置效率不高。在很宽的飞行包线内工作需要在效率或组合系统方面进行折衷。

•存在采用组合发动机或火箭助推装置的可能性，但其机械构造复杂——昂贵且沉重。

•有各种推进装置选项。如上所述，采用两者的组合可能是最佳答案。

2.火箭

•液体推进剂难以储存。

•工作包线极宽，包括轨道飞行，但在低速时效率不是很高。

•固体火箭发动机在飞行过程中无法调整推力。

3.冲压发动机——发动机利用前进运动压缩迎面气流，之后燃料在亚声速气流中燃烧

•在1马赫以下时效率极低。需要辅助才能达到启动速度。

•最佳工作速度在2-4马赫。除了非常特定的速度和高度组合，在其优化范围之外时效率不高。

•由于燃烧室内的激波效应，超过6马赫时效率非常低。

•需要经过大量的测试和验证。

4.超燃冲压发动机——发动机利用前进运动压缩迎面气流，之后燃料在超声速气流中燃烧

•燃料只能在超声速气流中燃烧。

•使用氢燃料和可变几何形状进气道，它可以在4-15马赫以上工作。

•轨道飞行时低效。有飞行高度限制。

•大部分未经测试——仍存在许多研制挑战

5.制导

•高速效应限制了可选的制导方式

•光电和射频导引头的工作受导弹前方产生的等离子体的阻碍

•远程飞行时惯导系统精度降低

•卫星校正导航易受干扰/欺骗

•弹尾中继制导装置易受干扰

6.空气动力学

•在低马赫数时，适合高马赫数飞行的升阻比(L / D)布局气动效率不高。需要在气动效率上进行折衷处理。

•结构需要较薄以降低阻力，但它们更难以热效应防护。

•激波附面层导致气动加热达到极端温度。

•洛马公司测试飞行器的表面温度高达2000℃。

•铝合金和钛合金已不适合。可能必须使用陶瓷。

一网打尽系列文章，请公号内回复以下关键词查看：

创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 科研管理 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧

热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 | 净评估 | 大学排名

预见未来：预见2016 |预见2020  | 预见2025 | 预见2030  | 预见2035 | 预见2045  | 预见2050

前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 |  基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | 5G | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 | 传感器

先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 直升机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器

未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空战 | 反卫星 | 卫星 | 混合战争

领先国家：美国 | 俄罗斯 | 英国 | 德国 | 法国 | 日本 | 以色列 | 印度

前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | 快响小组 | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 阿里 | 俄先期研究基金会 | 军工百强

前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普

专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 | 于川信 | 邬贺铨

全文收录：2018文章全收录 | 2017文章全收录 | 2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录

其他主题系列陆续整理中，敬请期待……