[科普中国]-形形色色的高超声速武器（一）：高超声速巡航导弹

出品：科普中国

作者：岳江锋

策划：宋雅娟

监制：光明网科普事业部

“天下武功，唯快不破”！当今世界，各国武器装备竞相朝着快速化方向发展，高超声速武器日渐风靡。作为先进军事技术竞争的战略制高点，美国、俄罗斯和法国等国家均在研制高超声速巡航导弹，并试制了一些相关型号。

高超声速巡航导弹飞行的动力来自哪儿？

高超声速武器主要包括高超声速巡航导弹和高超声速助推滑翔飞行器，前者依靠超燃冲压发动机在大气层内实现高超声速飞行；而后者工作模式类似于弹道导弹，需要火箭助推到一定高度，然后无动力滑翔，但飞行高度更低，且具有较高的机动性。高超声速巡航导弹与传统的亚声速或超声速制导装备相比，具有飞行速度快、作战射程远、突防能力强、攻击范围广、结构质量轻和打击效能好等诸多优点，主要对时间敏感目标、移动目标、加固目标等实施远程精确打击。

三种类型发动机的工作原理图（图片来自网络）

超燃冲压发动机是高超声速巡航导弹的“心脏”，也是导弹动力的源泉，其全称是“超声速燃烧冲压式发动机”。超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。在采用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞行Ma数在8以下；当使用液氢燃料时，其飞行Ma数可达到6～25。超声速或高超声速气流在进气道扩压到马赫4的较低超声速，然后燃料从壁面和/或气流中的突出物喷入，在超声速燃烧室中与空气混合并燃烧，最后，燃烧后的气体经扩张型的喷管排出。

美国“乘波者”高超声速巡航导弹

“乘波者”（代号X-51A）是一种吸气式高超声速巡航导弹，采取乘波体的气动布局设计，其尖锐的前缘使之具有小激波阻力。在动力方面，采用固体火箭助推器和亚燃/超燃双模态发动机，燃料为碳氢混合燃料。飞行过程中采用GPS和惯性组合导航系统，命中精度已达米级，同时能确保在GPS受到干扰和压制的情况下，仍可以利用惯性导航系统完成导航和定位任务，增加了导航系统的稳定性和有效性。

该飞行器的验证机在2010年起开始进行试验，总共进行了4次，前3次由于发动机点火、气动布局等原因导致了试验的失败，在2013年5月1日成功进行了第4次试验。通过试验，该飞行器在27千米的高度实现了马赫数5.1飞行，并且射程为1200千米，初步具备了美军1小时内打击全球任何目标的能力，主要应用在打击时间敏感目标或固定高价值军事目标上。

X-51A“乘波者”高超声速巡航导弹（图片来自网络）

俄罗斯“匕首”高超声速巡航导弹

与美国相比，俄罗斯对于高超声速导弹的研制更为保密，很多关于高超声速导弹的计划都列为绝密。因此，其名称、任务、技术性能等信息只有国家最高层极少数领导人了解。但即便如此，毋庸置疑的是，俄罗斯在高超声速技术领域处于世界领先地位。2018年3月1日，俄罗斯总统普京在年度国情咨文中首次公开披露了“匕首”（Kinzhal）空射型高超声速导弹系统，引发了全球各界的高度热议和广泛报道。

挂载“匕首”的米格-31飞机（图片来自网络）

“匕首”高超声速巡航导弹是由俄罗斯空军研制生产的，采用惯性/卫星混合制导方式，末端采用全天候自动导引头，可以对探测目标在各飞行阶段修正航向，命中目标精度可达5-7米，装有多功能战斗部，利用固体燃料推进，由米格-31机载平台发射，高速飞行的战机为该导弹提供了初速度，使其超燃冲压发动机满足点火工作的初始条件。点火脱离战机后，该导弹最大速度可以达到10倍声速，最大射程为2000千米，能够在数分钟内打击目标。

普京在国情咨文中称，“匕首”高超声速巡航导弹已于2017年12月在南部军区机场进入试验战备值班状态。自2018年初以来，按照试验战备值班计划，米格-31战机已搭载“匕首”导弹在不同天气条件下昼夜完成了250次飞行。该导弹是全球最先公布完成研制，并可能最先进入服役的高超声速巡航导弹。

法国“普罗米修斯”空射型高超声速巡航导弹

法国等欧洲国家在高超声速飞行器研制方面，虽然对航天航空领域可回收的高超声速飞行器技术进行研制，但随着其技术的不断成熟和发展，也逐步运用到了高超声速巡航导弹的研制之中，这也是不可忽略的研制力量，在未来的高超声速武器中将占居一席之地。

法国的航空航天研究院和宇航-马特拉公司正在开展“普罗米修斯(Promethee)”计划。目的是研究碳氢燃料双模态超燃冲压发动机推进的高超声速空地导弹。该空射型导弹采用的是半椭圆外形的“南瓜子型”无翼乘波体方案，弹长6米，总发射质量为1700千克，航程大于1000千米，最大速度可达8马赫。法国在2003年启动了为期10年的飞行试验计划项目(LEA），旨在开发研究方法，并进行相关演示与验证工作。