观察者网一周军评:“爱吹牛”的国家,其实很无奈

时间 • 2019-07-15 03:21:01

【文/ 观察者网专栏作者 席亚洲】

本周,印度媒体欣喜异常的宣布,该国成功进行了第一次高超声速试验。试验中使用一枚“烈火1”中程导弹作为助推器,将代号HSTDV(高超声速技术验证机)的试验飞行器发射升空。但稍后有印度媒体出来拆台,说试验出现意外,导弹并未将试验飞行器加速到设计的6马赫飞行速度,未能构成超燃冲压发动机点火试验的条件。

印度在军事领域吹的“牛皮”很多,高超声速不过是最新一例。HSTDV实际展示的印度高超声速动力系统试验和设计水平究竟如何,与世界最先进水平差距何在?

此外,本周阿曼湾海域突然出现炸弹事件,事件真相至今扑朔迷离。但近期美伊关系紧张的背后,体现出的是伊朗长期以来关于本国军事实力的“牛皮”实在是绷不住了——在军事实力存在严重缺陷的前提下,伊朗近年来积极开展“战略破局”究竟是福是祸,本文第二部分将稍作展开。

举国之力比不过一个大学——浅析印度“高超声速”技术水平

6月12日,印度媒体发布特大喜讯,印度进行了该国历史上首次高超声速试验。印度媒体欢呼,印度终于“跻身只有极少成员的‘高超声速’俱乐部”,然而稍后就有印度媒体拆台说,这次试验并未按计划成功,作为助推器的“烈火1”火箭未能将试验飞行器加速到预定速度和高度,因此未能构成试验起始条件。

咱们首先还是得再说明一下,高超声速试验,在这里实际上应该是指“高超声速气动飞行器”——也就是在大气层内能够进行平飞或者降低高度较为缓慢的,距离较远的飞行——这和弹道导弹再入时达到十几、二十马赫速度的概念不同,传统的弹道导弹弹头再入实际上仍然按照弹道飞行,与大气摩擦产生的高温实际作用于弹头的时间较短,所以主要是考虑采用可烧蚀材料,通过“牺牲”弹头外部的材料,来避免弹头内部设备和结构被烧毁。而高超声速气动飞行往往需要耐受较长时间的高温,同时还需要有一定的控制手段,来控制飞行器在大气层内飞行的姿态。

印度首次高超声速试飞概略图

因此,高超声速飞行技术的难度远比弹道导弹的弹头高速再入大气高。

世界各国通常首先会进行大气层内高超声速滑翔飞行,或者使用火箭动力的高超声速飞行试验,因为超燃冲压发动机技术难度非常高,通常不会在第一次高超声速试验时进行测试。

美国的航天飞机在再入阶段就是一个典型的高超声速滑翔飞行器,也可以说是这一方面目前为止较为先进的技术代表,也是美国对于能以较短时间掌握可实用高超声速滑翔导弹系统的底气所在。当然了,美国航天飞机已经多年不搞,目前正在积极试飞的高超声速中程导弹的再入飞行器也和航天飞机的外型完全不同。因为航天飞机虽然技术性能相当惊人,但尺寸重量过于臃肿,不适合用来直接作为弹药使用。

不过,也正是由于航天飞机的示范效应,中俄的最初高超声速滑翔飞行器的外型也都和航天飞机类似,俄国的“暴风雪”号航天飞机干脆几乎就是照抄,而我国的“神龙”的基本外形也没有脱出这个概念。

此前的印度“航天飞机”实际试飞速度没达到高超声速

当然,之后从试验转向实用,大家都放弃了航天飞机的基本外形,改为采用旋成体和升力体设计。

而印度在这方面也已经走出了第一步,他们在2016年5月23日发射了外型类似航天飞机的RLV-TD验证机——但许多媒体指出该机体回收后外型干干净净,没有在高超声速飞行中与大气摩擦烧蚀的迹象——这个问题其实从印度政府航天组织ISRO的官方网站上能得到答案,该机在试飞中,最大速度4.8马赫,再入速度3.9马赫——换言之,实际上它远未达到高超声速滑翔,只是超声速滑翔(没有达到5马赫以上的速度)。之所以将5马赫定为高超声速的下限,是因为在超过5马赫后,飞行器设计的首要关键因素就转为了热防护,所以,RLV-TD没有出现明显烧蚀迹象也就顺理成章了。

这次试验未能达到高超声速,原因也很简单,RLV-TD的助推器为HS-9,基本和“烈火1”导弹相似,而这种导弹本身性能就一般,采用固体火箭发动机,最大射程700公里,最大速度2.5千米/秒(约合7.3马赫),战斗部重量1吨(为了携带印度笨重的原子弹)。而RLV-TD的重量不争气地达到了1.3吨,气动阻力也远大于简捷的弹头,那么其在“烈火1”助推器的推动下,最大飞行速度远低于2.5千米/秒也就很正常了,不过这也是印度ISRO在发射前就已经预计到的,印度官方并未将这次试验列为印度的首次高超声速飞行试验——虽然这倒也不影响印度和一些西方媒体这样吹嘘。

相比之下,这次进行试验的HSTDV则是印度的首次高超声速飞行试验,这是国防研究与发展组织之前就已经说了的——预计飞行速度将达到6马赫以上(当然,实际试飞中没达到……算是穷小子试图加入高端俱乐部,却因为没带够钱,被赶了出来?),不论超燃冲压发动机点不点燃,都将是印度的第一次,都可以说加入了“俱乐部”(话说印度人可能受英国影响深,老喜欢用“俱乐部”这个说法,或许因为这个词儿听起来比较高端大气上档次?)。

高超声速飞行器可不是光做个模型就行了的

我们再来看印度测试的HSTDV飞行器,它的主要研制任务是验证超燃冲压发动机,大家都知道,高超声速飞行器分为高超声速滑翔和吸气式动力高超声速飞行两种——诸如美国X-15这样使用火箭动力的高超声速飞行器,因为火箭实际工作时间很短,其主要的高超声速飞行阶段其实也是滑翔,所以也算作助推滑翔。

相比之下,吸气式动力的高超声速飞行器,因为其可以通过空气中的氧气和自带的燃料维持较长时间工作,可以显著提高性能,是未来进一步拓展高超声速飞行技术的希望所在——总不能未来的高超声速飞机每次飞行都要用一个大火箭给它发射上去吧?

而目前可以用于高超声速飞行器的动力系统,又包括超燃冲压发动机、涡轮发动机(需要搭配使用进气快速冷却技术,将来流温度和速度显著降低,进一步降低可以将空气中的氧气直接液化,可以带动液体火箭发动机)、亚燃冲压发动机(也可以勉强达到稍超过5马赫速度,不过需要使用更加复杂的进气道,效率较差)、组合循环发动机(在高超声速条件下工作的时候其实也是超燃冲压)几种。

这其中,超燃冲压发动机是潜力最大,各国研制最为积极的。

冲压发动机的最大特色是结构简单,它基本上就是一个结构特殊的进气管,利用前方高速进入空气的冲压效应,使空气高度压缩,与燃料结合燃烧喷出——因此冲压发动机的关键就在于这个进气道的设计。