高超声速导弹开发面临的七大技术挑战

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来源：国防科技要闻

作者：彩林

导语：Dynetics公司计划在2020年秋季之前完成位于阿拉巴马州亨茨维尔高超声速导弹生产工厂的建设，这是美国第一家高超声速导弹工厂。但设计、建造和部署可靠的高超声速武器仍然面临巨大挑战。洛·马公司、诺·格公司和雷声公司的技术专家都认为，将高超声速导弹技术提升到实战状态，必须解决以下7项技术挑战。

热保护

以超过5倍声速的速度在天空中飞行所导致的空气摩擦会产生大量热量。洛·马公司导弹和火控业务部副总裁约翰·瓦利表示，高超声速飞行器的温度最高可达2200摄氏度。然而，钢在1370℃下熔化，钛在1670℃下熔化。因此，金属隔热板将会很重，一定程度上限制了射程和机动性。新的材料和制造方法可生产轻量化和强大的热保护系统。

控制高超声速武器外部的热量只是其中一个挑战，武器内部的发热电子设备将是另一个难点。电子元件类似于“空间加热器”，被放置在具有热结构的“保温瓶”里，周围是自由流空气，其技术难点在于如何防止空间加热器燃烧，防止“保温瓶”发生内外熔化。

通信

高超声速导弹是高风险武器，能够与弹药保持通信对于中止或改变攻击方向非常重要。在高超声速飞行中，通信是一个重大的挑战。在高超声速下，气动加热可以将大量能量传递到空气中，使空气分子周围的电子离解并产生等离子体。这种等离子体可以阻挡通信信号等射频波。因此，需要突破的关键技术是通过潜在的充满等离子体的高超声速气流实现信息的传输和接收。

定位、导航和授时

俄罗斯和中国都在开发装载核武器的高超声速导弹。但核武器的爆炸半径大，所以武器精度不需要很高。然而，美国计划使用常规弹头保持其高超声速武器的常规性，甚至仅靠其动力来摧毁目标，这意味着计划开发的高超声速武器必须更加精确。获取武器系统空间位置以及与航路点或目标的互应关系，对成功完成任务至关重要。这可以通过内部测量单元或非舷外时间同步来实现，这两种方法都需要精确、可靠的电子设备和部件。

机动性

高超声速导弹速度不具有唯一性，弹道导弹的下降速度要大于5马赫。高超声速导弹的危险性在于其速度和机动能力。关于导弹速度，防御者仅有几分钟的反应时间，且难以预测其飞行路线和最终目的地。弹道导弹的高拱形和不变的弹道更容易计算，易被击落。要想控制高超声速导弹仍是一个挑战。以如此高的速度飞行意味着任何形式的机动都会在导弹上产生高的结构和气动载荷。系统设计必须能够承受这些负载，确保其控制系统能够产生必要的力。

集成

从理论上讲，高超声速武器设计是一项挑战。需要权衡热防护、重量、尺寸以及内部空间等因素，合理制定设计方案。仅是飞行速度快，对于一个武器系统来说远远不够。集成是保证高超声速系统有效性的最重要方面。所有的部件都需要以高超声速飞行，并符合适当的尺寸限制。那么，设计、制造和操作的系统方法是高超声速系统各个方面的关键。

空气动力学

对助推滑翔飞行器的空气动力学进行深度分析和设计，对于射程更远、可靠性更高、精度更高的武器至关重要。高升阻比可以实现远程飞行，但必须在一定的尺寸限制内完成。一般来说，这些限制意味着没有足够的空间来安装机翼或大的升力面。机体还需要适当的尺寸来承载有效载荷。此外，超燃冲压发动机驱动的高超声速巡航导弹还有其特殊要求。

通风装置需要有空间用于推进系统和燃料。航空物理和机械集成的系统方法是克服这一挑战的关键。此外，设计出具有高气动效率的进气道是决定推力裕度和巡航效率的关键。研制出正确的高超声速导弹形状将具有开创性的意义。

快速杀伤链

美军致力于在不同类型的飞机和军用设备之间实现通信。高超声速导弹的设计目的是在短暂瞬间消灭敌人，因此共享目标数据的需求变得更加迫切。为实现武器的全部能力，多种类型的军事装备必须能够并准备好通过新的战场网络快速共享信息。

作战人员需要能够看到目标，并与平台（如舰艇、飞机、坦克）和效应器（如导弹、炸弹和炮弹）进行通信。为进入防御严密的地区，高超声速系统需要飞得更远更快，这个问题将使其开发变得更加复杂。

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