“锆石”高超音速反舰导弹厉害在哪儿?

   日期:2021-03-31     浏览:0    
核心提示:“匕首”“先锋”这两种导弹,采用的都是助推滑翔技术,必须借助火箭动力系统,才能达到较高速度,这与弹道导弹类似。而“锆石”

“匕首”“先锋”这两种导弹,采用的都是助推滑翔技术,必须借助火箭动力系统,才能达到较高速度,这与弹道导弹类似。而“锆石”使用的是吸气式推进系统,与巡航导弹类似。它的动力系统不像火箭一样必须携带燃烧剂和氧化剂这两种推进剂,而是像飞机一样只携带燃料。这样导弹的体积和自重也能大幅缩小,非常适合空间狭小的舰艇和飞机装载使用。因此有人认为:这才是真正意义的高超音速巡航导弹,也是高超音速技术发展的主要方向;“锆石”作为首个采用这项技术的实用性武器,其服役的意义可谓十分巨大。

“锆石”高超音速导弹(Zircon,代号3M22,北约代号SS-N-33)由俄罗斯机械制造科研生产联合体(隶属于战术导弹集团)研制,用以打击海上陆上目标。

普遍报道,“锆石”的飞行速度为5~6马赫,最大射程约500千米,安装主动雷达+红外导引头,采用固体火箭发动机+超燃冲压发动机。

对于其飞行速度和射程,众说纷纭,甚至前后矛盾。例如2017年4月15日,俄罗斯塔斯社报道称:“锆石”导弹在近期飞行试验中最大速度达到8马赫。2019年2月,俄总统普京发表国情咨文称:“锆石”高超音速导弹飞行速度可达9马赫,射程将超过1000千米。

▲ 外界流传的“锆石”导弹设想图,但通过下方黑色区域的图案看,该图是用美国X-51A高超音速飞行器的照片PS的(参见下图)

▲ 挂在B-52机翼下,准备进行飞行试验的X-51A高超音速飞行器

那么决定这种吸气式高超声巡航导弹速度和射程的关键是什么呢?

从导弹技术的角度看,限制“先锋”和“匕首”这类助推滑翔型高超音速导弹速度和射程的,主要是气动外形设计、材料结构技术。而对于“锆石”这种吸气式高超音速导弹,除了以上两点,最大的要求就是“吸气”的发动机。

不同种类的高超音速飞行器(包括巡航导弹、飞机、跨大气层飞机和空天飞机等)需要采用不同的推进系统,目前吸气式高超音速技术主要选用的是超燃冲压发动机。

超燃冲压发动机的主要特点是,实现燃料在高超音速内流中的稳定燃烧。高超音速飞行时,空气在飞行器体内流过的滞留时间很短,通常只有几毫秒,要想在这么短的时间内将其压缩、增压,与燃料均匀稳定、低损失、高效率地混合与燃烧,十分困难。理论和试验研究结果表明,燃料在超音速燃烧室中的停留时间不足1.5毫秒时,碳氢燃料的释热效率只能达到85%,和普通冲压发动机或火箭冲压发动机相比,其燃烧效率是比较低的,有很大一部分燃料还没有来得及与空气混合与燃烧,就流出了燃烧室。因此要对发动机的尺寸和形状,燃料种类、喷注器设计、燃烧机理等多方面的因素,进行综合性理论和试验研究。

超燃冲压发动机设计的另一个困难是,飞行器必须达到一定速度才能启动(双模态超燃冲压发动机也是如此),因此需要火箭发动机来完成助推段的接力飞行。对于高超音速巡航导弹而言,由于其尺寸和起飞质量受到限制,加装固体火箭发动机会给导弹的总体设计带来很大困难。因此对于“锆石”这样的吸气式巡航导弹而言,如何实现固体火箭与超燃冲压发动机的一体化,也是一个很大的难题。

▲ X-51A成功的关键就是超燃冲压发动机

在2020年10月“锆石”导弹的飞行试验中,导弹射程达到450千米,最高飞行高度2.8万米,飞行时间4分钟,速度超过了8马赫。可见,“锆石”是一种典型和成功的高超音速飞航式导弹,从此也可以看出,俄已解决了超燃冲压发动机的一系列关键技术问题,“锆石”也正是借此成为世界上飞的最快的反舰导弹。

李文盛:电子工程学士及军事学硕士,原总参某部高级工程师,从事军事信息与军事战略研究,以及远程作战问题研究,长期参加中国军控学会《年度国际军备控制与裁军报告》及中国国际问题研究所《全球核态势评估(年度)报告》的撰写,在军内外十余家刊物发表学术及军事科普论文400余篇,参与《俄罗新军事基本情况》、《美国未来作战系统》等多部论著撰写,主持或参加了多项国家及军队科研项目,获得军队科技进步奖多项,为核战略与核武器发展、作战使用专家,在防空与反导,以及常规远程作战方面也有较深研究。

专家介绍

图 / 源自网络

出品 / 科普中国

作者 / 李文盛

策划 / 金赫

监制 / 光明网科普事业部

 
打赏
 
更多>同类资讯

推荐图文
推荐资讯
点击排行
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  使用协议  |  版权隐私  |  网站地图  |  排名推广  |  广告服务  |  积分换礼  |  网站留言  |  RSS订阅  |  违规举报