[科普中國(guó)]-日本為何要加速發(fā)展“高速滑空彈”

出品：科普中國(guó)

作者：岳江鋒

策劃：宋雅娟

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

據(jù)日本媒體報(bào)道，日本防衛(wèi)省決定加快研制“高速滑空彈”，以備進(jìn)行“島嶼防衛(wèi)作戰(zhàn)”，主要用來(lái)打擊敵方大型水面艦只。與早先防衛(wèi)省公布的計(jì)劃相比，新發(fā)展計(jì)劃要求這種導(dǎo)彈提前到2026財(cái)年裝備部隊(duì)。據(jù)悉，日本所謂的“高速滑空彈”其實(shí)是一種臨近空間飛行的助推滑翔武器，具有飛行速度快、突防能力強(qiáng)、打擊精度高等諸多作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

什么是臨近空間的助推滑翔武器？

臨近空間又稱(chēng)為亞軌道或空天過(guò)渡區(qū)，是指距地面20～100 km 的空域，包括了大氣平流層、中間層和小部分增溫層，具有巨大的潛在軍事利用價(jià)值。相較于航天空間和航空空間，在臨近空間部署的偵查平臺(tái)具有更高的安全性、更長(zhǎng)的駐空時(shí)間、更大的有效載荷和更高的分辨率等優(yōu)勢(shì)，可有效彌補(bǔ)航天系統(tǒng)過(guò)頂速度過(guò)快以及航空系統(tǒng)視野局限性大、易遭受攻擊等缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)空天地信息的有效銜接和中繼。

目前，世界軍事強(qiáng)國(guó)發(fā)展的臨近空間武器主要有有動(dòng)力的吸氣式高超聲速武器和無(wú)動(dòng)力的助推滑翔武器兩大類(lèi)。盡管有動(dòng)力的吸氣式高超聲速飛行器近年來(lái)取得了較大的發(fā)展，但由于其較助推滑翔高超聲速飛行器技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度更大。因此，當(dāng)前更接近武器實(shí)用化的可能還是無(wú)動(dòng)力的助推滑翔武器。早在1938 年，奧地利科學(xué)家桑格爾首次提出了臨近空間助推滑翔飛行器研究方案。1948 年，中國(guó)著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)洲際飛行的火箭助推-滑翔機(jī)動(dòng)概念高速飛行器。兩人分別創(chuàng)立了以其名字命名的助推滑翔飛行器彈道，即桑格爾彈道和錢(qián)學(xué)森彈道。

從基本原理上講，兩者都是利用助推火箭先使飛行器獲得初速度，使其進(jìn)入外太空，達(dá)到最高點(diǎn)，然后下降進(jìn)入大氣層。進(jìn)入大氣層后，通過(guò)氣動(dòng)升力效果在靠近大氣層的邊緣進(jìn)行滑翔。錢(qián)學(xué)森提出的是一種平穩(wěn)滑翔概念的彈道，桑格爾提出的則是一種跳躍滑翔彈道。

桑格爾彈道和錢(qián)學(xué)森彈道的區(qū)別 （圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

目前哪些國(guó)家在發(fā)展高超音速滑翔武器？

臨近空間飛行器是在臨近空間區(qū)域內(nèi)飛行并完成攻擊、偵察、通信、預(yù)警和導(dǎo)航等特定任務(wù)的飛行器。近年來(lái)，臨近空間武器受到諸多軍事國(guó)家的廣泛關(guān)注。目前包括美國(guó)、俄羅斯、印度、日本、德國(guó)等國(guó)在助推滑翔飛行器研究和試驗(yàn)等方面已經(jīng)取得了重大的成就。尤其是以美國(guó)、俄羅斯居于領(lǐng)先地位，已進(jìn)行了多種型號(hào)的飛行試驗(yàn)。

美國(guó)在冷戰(zhàn)時(shí)期進(jìn)行了大量助推-滑翔技術(shù)的研究。但直到2003年，美國(guó)空軍和國(guó)防部聯(lián)合提出了“從本土實(shí)施武力發(fā)送與應(yīng)用”技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃，即“獵鷹”（Falcon）計(jì)劃。在“獵鷹”計(jì)劃框架下，美軍開(kāi)發(fā)了HTV-1、HTV-2和HTV-3X等多種高超音速技術(shù)驗(yàn)證機(jī)，并利用HTV-2在太平洋上空進(jìn)行了航程7700千米、高度在大氣層邊緣、速度達(dá)20倍音速的飛行試驗(yàn)?！矮C鷹”計(jì)劃在美軍內(nèi)部形成了強(qiáng)大的“示范”效應(yīng)，美國(guó)陸軍、海軍、國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）紛紛另起爐灶，研究適合本軍種的臨近空間助推滑翔飛行器。

蘇聯(lián)在高超音速技術(shù)上也做了大量研究工作，俄羅斯繼承了蘇聯(lián)的衣缽，在高超音速領(lǐng)域具有很強(qiáng)的研發(fā)能力。蘇聯(lián)解體后，俄羅斯便啟動(dòng)了以“4202項(xiàng)目”，開(kāi)展了代號(hào)為YU-70、YU-71的高超音速助推滑翔飛行器研制及試驗(yàn)，并以此為基礎(chǔ)發(fā)展了“先鋒”高超音速助推滑翔導(dǎo)彈?！跋蠕h”高超音速助推滑翔導(dǎo)彈最大速度超過(guò)馬赫數(shù)20，可攜帶常規(guī)或核戰(zhàn)斗部，射程達(dá)到洲際以上，采用陸基發(fā)射，是一型以高超音速滑翔飛行器為彈頭、以洲際彈道導(dǎo)彈為助推器的戰(zhàn)略級(jí)高超音速導(dǎo)彈。據(jù)報(bào)道，“先鋒”高超音速滑翔彈頭在飛行過(guò)程中能夠進(jìn)行機(jī)動(dòng)，對(duì)反導(dǎo)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的突防能力。

美國(guó)HTV-2飛行試驗(yàn)概念圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

俄羅斯YU-71飛行試驗(yàn)概念圖 （來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

日本“高速滑空彈”技術(shù)原理及其挑戰(zhàn)如何？

據(jù)日本官方公布的資料顯示，高速滑空彈是一種高超聲速滑翔武器，使用高性能火箭發(fā)動(dòng)機(jī)助推到高超聲速，在敵方防空導(dǎo)彈射高之上進(jìn)行高速滑翔，中段通過(guò)GPS/INS制導(dǎo)飛向目標(biāo)區(qū)域，末段高速俯沖攻擊“敵艦”。從作戰(zhàn)構(gòu)想看，高速滑空彈具有飛行速度快、突防能力強(qiáng)、打擊精度高等諸多作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。但就日本現(xiàn)實(shí)狀況來(lái)看，研發(fā)這種武器尚面臨一系列重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

日本高速滑空彈作戰(zhàn)構(gòu)想圖（來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

首先是熱防護(hù)技術(shù)。高速滑空彈的速度很高，即使在大氣稀薄的高空，氣動(dòng)加熱也相當(dāng)厲害，日本要成功研制高速滑空彈，必須得突破超高速飛行中的熱防護(hù)技術(shù)?？紤]到日本進(jìn)行過(guò)多次再入返回試驗(yàn)，以及日本在材料科學(xué)上的積累，突破這項(xiàng)技術(shù)的問(wèn)題不大。

其次是風(fēng)洞及飛行試驗(yàn)技術(shù)。高速滑空彈設(shè)計(jì)需要大量風(fēng)洞試驗(yàn)和實(shí)際飛行試驗(yàn)的檢驗(yàn)，日本的高速風(fēng)洞倒是有一些，但是長(zhǎng)期以來(lái)日本始終沒(méi)有裝備和研制過(guò)彈道導(dǎo)彈，更別說(shuō)研制再入機(jī)動(dòng)彈頭，實(shí)際飛行試驗(yàn)可以說(shuō)是一張白紙。要在短短的幾年內(nèi)完成研制，光是確定高速滑空彈的氣動(dòng)外形就是一個(gè)“攔路虎”。

最后是高性能固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。高速滑空彈所用的初始助推火箭不僅要求發(fā)動(dòng)機(jī)比沖高、結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕，還要使用多脈沖技術(shù)，滿足高速助推和高效滑翔的需求，日本在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)上積累深厚，“標(biāo)準(zhǔn)-3”Block IIA攔截彈的發(fā)動(dòng)機(jī)部分就有日本的技術(shù)，只不過(guò)多脈沖固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)日本還是第一次，最終能否攻克這一技術(shù)還存在不確定性。