戍天九思原创第786期
德国《明镜》周刊网站9月12日报道称,将于2026年在德国部署几种美军武器,其中“暗鹰”高超音速导弹射程最远。美国军事专家安德鲁·费克特在给美国国会研究服务部的报告中写道,“暗鹰”的射程约为2800公里。位于伦敦的国际战略研究所的两名专家蒂莫西·赖特和道格拉斯·巴里甚至认为,这种美国武器的射程超过3000公里。这意味着,从德国发射这种导弹可以打击包括莫斯科在内的俄罗斯内陆目标。
笔者认为,美国虽然开始部署“暗鹰”高超音速导弹,但是,中国在全球率先突破黑障技术——获得单向透明和黑障保护战略优势,不仅高超音速导弹技术遥遥领先,而且高超音速导弹反导技术也遥遥领先。
美国高超音速导弹起步早,但中俄后发先成
虽然美国在发展高超音速武器上起步早,早在21世纪初,美军就提出了所谓“常规快速全球打击计划”(CPGS),因此,美国空军、海军和陆军都在发展各自的高超音导弹,由于投入资源分散和美军发展高超音速导弹战略需求并不迫切,主要是想突破超燃冲压发动机新技术,刚开始美国看不起中俄的高超音速滑翔导弹和高超音速巡航导弹这两条技术路线,但是,美国一直未能突破超燃冲压发动机技术。
现在,中俄沿着高超音速滑翔导弹和高超音速巡航导弹这两条技术路线,已经发展出多型高超音速导弹,中国有东风-17、东风—21、东风-26、东风-27,俄罗斯有“先锋”、“匕首”、“锆石”高超音导弹。美国人终于着急了,不得不集中资源,回过头来沿着中俄的技术路线追赶。但是,为时已晚。美国“暗鹰”高超音速导弹就是这样一个追赶的产物,直到2024年7月25日,美国陆军和海军才在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射基地,对联合研发的高超音速导弹进行了首次完整的全程端到端测试。
值得注意的是:“暗鹰”并非采用超燃冲压发动机,而是使用两级固体火箭发动机,“暗鹰”导弹目前只能打固定目标,不能打移动目标。
人类飞行器三大障碍:音障、热障、黑障
人类飞行器飞行有三大障碍——音障、热障和黑障。美国人突破了音障、热障,中国人突破了最难的黑障。
所谓音障,就是当飞行器的速度接近音速时,空气会在飞行器附近出现激波,导致飞机空气阻力剧增并对飞机外壳造成极大的压力。人类第一次发现音障是在1945年6月英国试飞DH-106时,当时因飞机接近音速机身被突然出现的激波撕裂,最终机毁人亡。英国科学家事后研究称:“音速像是飞机面前的一堵障碍墙。”此后,美国人通过采取后掠翼、加固机身、加大发动机推力等方法,研发了X-1试验机,于1947年10月14日成功突破音障,24岁的查克·耶格尔成为全人类第一个飞得比声音更快的人。
所谓热障,就是突破音障后,随着飞行器速度增大至3倍音速时,会因激波和剧烈空气摩擦出现机体温度急剧升高,导致机体损坏解体。一般来说,当飞机速度提升至2倍音速时,机头温度大概是100℃;但当飞机速度接近3倍音速时,机头温度会升高至350℃,这就超过了机身铝合金材料的工作极限温度。后来,美国人采取隔热涂层、隔热设备、安装冷却系统等方法,研发了X-2试验机,并于1956年9月27日成功突破3倍音速,虽然不幸出现坠毁事故,但试飞中最高飞行速度达到3.2倍音速。
所谓黑障,就是当飞行器速度超过5倍音速时,不仅会产生激波和高温,而且高温还会直接把飞行器表面的气体分子电离,在飞行器迎风面形成了一个等离子层——等离子鞘套。
这个等离子层对电磁波产生吸收衰减、折射、反射、散射等效应,具有极强的吸收和不规则反射电磁波的能力,事实上成了一个电磁波屏蔽层,外面的信号进不去,里面的信号出不来,因此,外部雷达无法探测定位飞行器位置,飞行器内外联系也会被隔绝切断。现在,宇宙飞船、洲际导弹在重返大气层时速度高达十几马赫甚至25马赫,外壳温度高达上千度甚至数千度,都会产生黑障现象。
在黑障区飞行,飞船和导弹只能凭惯性制导按初始设定飞行,无法对外进行任何探测和机动。对洲际导弹来说,一旦进入黑障区,一方面自身就丧失了机动规避能力,另一方面对方雷达也很难精准定位和拦截,黑障成了事实上的洲际导弹的保护伞。因此,对于洲际导弹的反导,只能在上升端和中端进行拦截,一旦进入末端的黑障区那就只能闭着眼等着被炸。
因此,高超音速导弹和洲际导弹在末端攻击时,要么导弹只能靠惯性制导打固定目标,要么导弹只能减速到5马赫以下避免黑障屏蔽——进行末端制导机动。
中国突破黑障技术:获得单向透明和黑障保护双重战略优势
2023年3月28日,《中国科学报》发表“十年磨一剑, ‘黑障’破天光——记国家重大科研仪器研制项目‘临近空间高速目标等离子体电磁科学实验研究装置’”文章。报道称,包为民团队在黑障相关领域开展了近10年研究,取得了许多关键性突破,特别是在国家重大科研仪器研制项目的支持下,设计研制出“临近空间高速目标等离子体电磁科学实验研究装置”。团队利用该实验装置开展了黑障地面复现实验、等离子体包覆目标的雷达散射截面测量/合成孔径雷达成像、电磁波/信号在不同等离子体状态下的传输特性实验,验证了等离子鞘套下在线诊断、黑障抑制、新体制通信等关键技术,填补了在地面模拟等离子鞘套环境开展电磁实验研究装置的国内空白。未来,该团队将对装置做进一步拓展、提升,扩展到电磁力热交叉领域方面的理论与实验研究,形成跨领域核心竞争力。
2023年6月4日,中国研发的设备成功在神舟十五号载人飞船进入黑障区时实现了精确跟踪测量,实现了全人类首次在黑障区内对高超音速物体的精确定位。报道称,他们按照“优化黑障区雷达跟踪方案托底,完善多云天气下光学跟踪策略求精”的总体思路,在雷达和光学两个方面形成合力,圆满完成了飞船在黑障区的跟踪测量任务。他们从神舟一号任务开始,经过长达24年的集中攻关,现已具备了黑障区稳定跟踪飞船的能力。
从这两个公开报道的消息看,说明中国已成功突破黑障技术,不仅雷达能够精准探测和定位黑障区内飞船等高超音速目标,而且在黑障区成功实现了新体制通信。因此,中国在全球第一个获得黑障单向透明和黑障保护双重战略优势。
一方面,中国东风-17、鹰击-21等高超音速导弹,东风-21D、东风-26甚至是东风-41等弹道导弹,在飞行末端时都不再需要减速至5马赫以下以避免黑障屏蔽,而是持续保持高超音速冲刺攻击,让黑障区成为中国导弹的天然保护伞。
另一方面,中国有了黑障区雷达精准探测新技术,就能够及时精准探测到像美国“暗鹰”等高超音速导弹、际洲导弹,中国就具有黑障单向透明的战略优势,也让中国反导技术遥遥领先。
马斯克星舰回收全程直播:利用“黑障漏洞”和星链中继通信
2024年6月7日,马斯克的星舰在整个回收过程中保持了高清4K视频传输。因此,有人说:马斯克突破了黑障通信技术。
目前,尚无确凿证据表明马斯克星舰已经突破黑障通信技术。最有可能的情况是:星舰庞大的体型和特殊设计使它在黑障区的等离子体只是包裹了星舰垂直下降的迎风面,而星舰的背风面没有高温等离子体,星舰可以通过“星链”卫星网络进行通信中继,从而实现全程直播。实际上,星舰就是利用“黑障漏洞”和星链中继进行通信,并不是真正突破了黑障技术。
这种情况,我们可以从神舟十五号载人飞船外壳烧蚀情况得到验证——迎风面烧蚀得厉害,背风面基本上看不到烧蚀,说明背风面没有被等离子体包裹。
那么,星舰这种利用“黑障漏洞”和“星链”中继通信的技术,能否用到黑障区高超音速导弹的制导上?理论上是可以的,但有一个前提黑障区高超音速导弹的背风面必须始终朝向“星链”卫星。而且,“星链”通信需要较大的专用天线,高超音速导弹很难像星舰那样安放这种天线。实际上,要同时满足这两个条件:有“星链”天线和黑障区高超音速导弹的背风面始终朝向“星链”卫星,实现起来难度很大,而且制导信号很难稳定。
笔者认为,星舰这种利用“黑障漏洞”和“星链”中继通信的技术,局限性很大,推广到高超音速导弹很难,更不可能用于雷达探测黑障区目标。
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