說說超聲速巡航導彈的“風火輪”


說說超聲速巡航導彈的“風火輪”

高超聲速巡航導彈是當今各軍事大國競相發展的一種先進導彈。它的飛行速度大於5馬赫,具有速度快、射程遠、精度高、威力大、生存力強等特點。高超聲速巡航導彈在某些情況下甚至不需要安裝戰鬥部,依靠自身的動量就足以對目標造成大的毀傷。極高的飛行速度使其很容易突破現有的武器防禦系統。美國《大眾機械師》雜誌稱:“按照目前的技術水平,導彈防禦系統將只有大約20秒的時間擊落一枚高超聲速導彈。對於防空指揮官來說,這幾乎沒有足夠的時間來完成準備工作,更不用說發射導彈擊落來襲高超聲速導彈了。”

那麼,是什麼讓這種導彈如此神速?原因很多,其中相當關鍵的是它擁有真正的“風火輪”——超聲速燃燒衝壓發動機(後文簡稱超燃衝壓發動機)。超燃衝壓發動機是一種吸氣式動力裝置,主要由進氣道、隔離段、燃燒室、尾噴管四部分組成。進氣道捕獲超聲速空氣氣流,巧妙地利用激波鏈結構實現加壓,通過隔離段的調節,使得超聲速氣流能在燃燒室中與燃料充分混合、穩定地燃燒。之後,尾噴管對燃燒室產生的高超聲速氣流進行膨脹併產生巨大推力。

超燃衝壓發動機通常以煤油、液氫為燃料,近年來為同時滿足發動機降溫需求和燃油裂解霧化需求,碳氫成為備受關注的燃料。碳氫燃料既能用來吸收發動機散發的熱量,同時依靠吸收的熱量可使大分子煤油變成如甲烷、乙烯等小分子氣態燃料,使燃燒反應更加高效地進行。與採用火箭發動機的導彈相比,採用超燃衝壓發動機的高超聲速巡航導彈具有相當明顯的優勢。一方面是具有更大比衝,消耗相同單位質量的燃料能夠產生出更大的推力。據計算,相同條件下,超燃衝壓發動機產生的推力比火箭發動機大3倍以上。另一方面是續航能力更強,火箭發動機必須攜帶足夠多的推進劑,其中氧化劑佔到推進劑總量的一多半,這使得飛行器的其他有效載荷和內部空間大大減少。超燃衝壓發動機自身不必攜帶氧化劑,依靠進氣道吸入的空氣便可提供足夠的氧氣來供給燃燒,這使它可以攜帶更多燃料增加航程。從一定程度上講,超燃衝壓發動機不僅讓導彈踏上了“風火輪”,而且翻上了“筋斗雲”,成為讓現有的武器防禦系統“看得見、追不上”的攻擊利器。但是,超燃衝壓發動機無法在靜止狀態下啟動,必須依靠火箭發動機加速到超聲速時,它才能啟動併發揮作用,進而使導彈的飛行速度達到6馬赫至25馬赫。

當前,高超聲速巡航導彈已經成為世界各國研發的熱點。俄羅斯的“鋯石”已經進入實質性的試射階段。美國的“X-51A乘波者”進行試飛後正在不斷完善。法、德、日、印、澳等國對此的研究也在緊鑼密鼓地進行。由此來看,作為可能改變戰爭形態的高超聲速巡航導彈的“風火輪”,超燃衝壓發動機的研發還將迎來新的一輪熱潮。


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