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俄罗斯高超声速武器技术发展路径与装备解析

据报道,俄罗斯国家航天集团公司曾斥资7.3亿卢布建造高超声速飞行器的热防护试验台,同时俄罗斯战术导弹集团也在呼吁开发耐受高超声速高温的整流罩。这些动向显示,俄罗斯在高超声速领域十分活跃,尤其对高超声速武器相当重视。

高超声速是指速度高于5倍音速,即大于5马赫的速度。在高超声速条件下,激波相互作用和激波冲击现象与普通超声速有巨大不同,高超声速飞行器的气动无论是升阻比还是热防护设计都有很大不同。由于高超声速下的工程技术难度很大,即使这项技术在军用和民用上有着巨大潜力,也迟迟没有大规模地开花结果。

俄罗斯高超声速武器技术发展路径与装备解析

尽管如此,高超声速仍然是人类航空航天发展的重要方向。以航天飞机来说,如果没有X-15和X-24等一系列高超声速试验飞行器的探索,它就不可能载入大气层后顺利减速并飞回地面。发展高超声速技术的一个重要需求,就是满足航天器再入返回以及进入火星飞行器的研究需求。俄罗斯新建的高超声速热防护试验台,旨在地面模拟测试高超声速飞行器在2500K温度下的耐热性、绝热性和热防护性能,而研制耐高温整流罩则是直接研制高超声速导弹的动作。

高超声速飞行器按照有动力和无动力,可大致分为吸气式和助推滑翔两种类型,俄罗斯在这两种类型上都有雄厚的积累。飞行器的飞行速度超过5马赫后,空气开始离解,普通冲压式发动机的进气道和燃烧室已无法正常工作,而超燃冲压发动机通过超声速燃烧解决了这个问题,但超声速燃烧本身就是巨大的挑战。无论是吸气式还是滑翔式高超声速飞行器,高超声速下的升阻比都是关键指标,为了提高升阻比,它们都向乘波体方向发展。

美苏冷战时期,双方都曾测试大量超燃冲压发动机方案,但第一个突破技术瓶颈的是苏联的"冷"方案。该方案在1991年11月27日较早的飞行试验获得成功,超燃冲压发动机中较早实现了正推力。"冷"方案是一种亚燃/超燃双模冲压发动机。后来俄罗斯、法国和美国进行了后续试验,取得了更多突破。俄罗斯还进一步研制了飞行速度更快的GLL-31和GLL-VK乘波体飞行器,它们也都使用超燃冲压发动机。液氢燃料的超燃冲压动力实用性较差,美国在测试了X-43A后转向了更实用的X-51A碳氢燃料超燃冲压飞行器,俄罗斯也有自己的碳氢燃料超燃冲压动力飞行器——GLL-AP-02,据称它是一种外形类似X-51A、速度约6马赫的高超声速飞行器,为俄罗斯发展高超声速巡航导弹铺平了道路。

在高超声速助推滑翔飞行器方面,俄罗斯取得了丰硕成果。俄罗斯在上世纪60年代就开始研制并试验高超声速飞行器和弹头,其主要目标是核导弹突防以及太空作战。早期苏联研制了暴风雪号航天飞机,体现了在高超声速技术上的雄厚底蕴,更早还研制过米格-105螺旋空天飞机。螺旋空天飞机包括高超声速载机、助推火箭以及轨道器,无论是载机还是轨道器都对高超声速下的气动控制和防热提出了很高要求。

在高超声速武器方面,吸气式武器可以追溯到GLL-AP-02飞行器,其碳氢燃料超燃冲压发动机是俄罗斯吸气式高超声速导弹技术的核心。俄罗斯曾连续多次测试3M22锆石高超声速导弹。布拉莫斯II导弹是一种速度可达7马赫的高超声速导弹,实际上就是锆石导弹的对外输出版本。锆石导弹经历了多年研制和试验后据称已进入俄罗斯陆军服役,还将装备到俄罗斯海军各型战舰上。有一种说法是锆石导弹的射程可达400至600公里,也有说法称达到了1000公里,它可能是较早正式服役的高超声速巡航导弹。

在滑翔式武器方面,苏联切洛梅设计局1965年就开始研究高超声速滑翔弹头。上世纪80年代,苏联的Yu-70高超声速滑翔弹头就是切洛梅设计局的成果。1990年Yu-70高超声速弹头连续两次试验失败,进入本世纪后俄罗斯重启高超声速武器研究,项目代号4202,高超声速滑翔弹头编号Yu-71。自2009年开始Yu-71高超声速滑翔器开始连续发射试验,2016年4月19日Yu-71飞行试验成功,为后续武器化铺平了道路。俄罗斯验证掌握高超声速滑翔弹头技术后,很快将其和SS-19液体大型弹道导弹结合,诞生了名为"先锋"的高超声速洲际导弹。这种导弹使用洲际导弹投放,具备高超声速滑翔能力的弹头,具备很远的滑翔距离和很强的机动能力。

面向上述烧结需求,可选用专业的真空烧结炉设备,配合多段工艺曲线实现稳定致密化。

面向上述工艺需求,可选用专业的真空管式炉设备,实现气氛与温场精确控制。

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