高超聲速導彈開發面臨的七大技術挑戰
導語
Dynetics公司計劃在2020年秋季之前完成位於阿拉巴馬州亨茨維爾高超聲速導彈生產工廠的建設，這是美國第一家高超聲速導彈工廠。但設計、建造和部署可靠的高超聲速武器仍然面臨巨大挑戰。洛·馬公司、諾·格公司和雷聲公司的技術專家都認為，將高超聲速導彈技術提升到實戰狀態，必須解決以下7項技術挑戰。
熱保護
以超過5倍聲速的速度在天空中飛行所導致的空氣摩擦會產生大量熱量。洛·馬公司導彈和火控業務部副總裁約翰·瓦利表示，高超聲速飛行器的溫度最高可達2200攝氏度。然而，鋼在1370℃下熔化，鈦在1670℃下熔化。因此，金屬隔熱板將會很重，一定程度上限制了射程和機動性。新的材料和製造方法可生產輕量化和強大的熱保護系統。
控制高超聲速武器外部的熱量只是其中一個挑戰，武器內部的發熱電子設備將是另一個難點。電子元件類似於「空間加熱器」，被放置在具有熱結構的「保溫瓶」里，周圍是自由流空氣，其技術難點在於如何防止空間加熱器燃燒，防止「保溫瓶」發生內外熔化。
通信
高超聲速導彈是高風險武器，能夠與彈藥保持通信對於中止或改變攻擊方向非常重要。在高超聲速飛行中，通信是一個重大的挑戰。在高超聲速下，氣動加熱可以將大量能量傳遞到空氣中，使空氣分子周圍的電子離解併產生等離子體。這種等離子體可以阻擋通信信號等射頻波。因此，需要突破的關鍵技術是通過潛在的充滿等離子體的高超聲速氣流實現信息的傳輸和接收。
定位、導航和授時
俄羅斯和中國都在開發裝載核武器的高超聲速導彈。但核武器的爆炸半徑大，所以武器精度不需要很高。然而，美國計劃使用常規彈頭保持其高超聲速武器的常規性，甚至僅靠其動力來摧毀目標，這意味著計劃開發的高超聲速武器必須更加精確。獲取武器系統空間位置以及與航路點或目標的互應關係，對成功完成任務至關重要。這可以通過內部測量單元或非舷外時間同步來實現，這兩種方法都需要精確、可靠的電子設備和部件。
機動性
高超聲速導彈速度不具有唯一性，彈道導彈的下降速度要大於5馬赫。高超聲速導彈的危險性在於其速度和機動能力。關於導彈速度，防禦者僅有幾分鐘的反應時間，且難以預測其飛行路線和最終目的地。彈道導彈的高拱形和不變的彈道更容易計算，易被擊落。要想控制高超聲速導彈仍是一個挑戰。以如此高的速度飛行意味著任何形式的機動都會在導彈上產生高的結構和氣動載荷。系統設計必須能夠承受這些負載，確保其控制系統能夠產生必要的力。
集成
從理論上講，高超聲速武器設計是一項挑戰。需要權衡熱防護、重量、尺寸以及內部空間等因素，合理制定設計方案。僅是飛行速度快，對於一個武器系統來說遠遠不夠。集成是保證高超聲速系統有效性的最重要方面。所有的部件都需要以高超聲速飛行，並符合適當的尺寸限制。那麼，設計、製造和操作的系統方法是高超聲速系統各個方面的關鍵。
空氣動力學
對助推滑翔飛行器的空氣動力學進行深度分析和設計，對於射程更遠、可靠性更高、精度更高的武器至關重要。高升阻比可以實現遠程飛行，但必須在一定的尺寸限制內完成。一般來說，這些限制意味著沒有足夠的空間來安裝機翼或大的升力面。機體還需要適當的尺寸來承載有效載荷。此外，超燃衝壓發動機驅動的高超聲速巡航導彈還有其特殊要求。
通風裝置需要有空間用於推進系統和燃料。航空物理和機械集成的系統方法是克服這一挑戰的關鍵。此外，設計出具有高氣動效率的進氣道是決定推力裕度和巡航效率的關鍵。研製出正確的高超聲速導彈形狀將具有開創性的意義。
快速殺傷鏈
美軍致力於在不同類型的飛機和軍用設備之間實現通信。高超聲速導彈的設計目的是在短暫瞬間消滅敵人，因此共享目標數據的需求變得更加迫切。為實現武器的全部能力，多種類型的軍事裝備必須能夠並準備好通過新的戰場網路快速共享信息。
作戰人員需要能夠看到目標，並與平台（如艦艇、飛機、坦克）和效應器（如導彈、炸彈和炮彈）進行通信。為進入防禦嚴密的地區，高超聲速系統需要飛得更遠更快，這個問題將使其開發變得更加複雜。
來源：英國《飛行國際》網站/圖片來自互聯網
航空工業信息中心 彩林
編輯：劉偉雪
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