美媒关注中国展示3种高超音速飞行器:可挫败反导系统
参考消息网11月10日报道 美国华盛顿自由灯塔网站11月8日发表比尔·格茨的文章《中国展示新型高超音速攻击飞行器图像》称,中国公布了正在研制中的高超音速攻击飞行器的首批图像。这种神秘的飞行器可携带核弹头突破美国导弹防御系统。10月8日,中国中央电视台播放了4种不同飞行器或导弹的图片。美国情报机构确信这是高超音速攻击飞行器的实体模型,包括已知的DF-ZF。这是中方首次公布高超音速飞行器图片。
2014年1月,自由灯塔网站首次报道了中国这款高超音速飞行器的初次试飞。自那以来,中国又进行了6次试飞。美国情报官员认为,该项目是中国的重点研发项目。
美国官员告诉国会,中国新型高超音速飞行器的初步用途是携带核弹头突破美国的全球导弹防御系统。中国认为,该系统未来会针对中国导弹。
DF-ZF型滑翔飞行器是中国最先进的高超音速飞行器。这种飞行器从弹道导弹上发射,然后滑行飞向近空目标,其速度可达5至10马赫——即每小时3836英里(1英里约合1.6公里)至7672英里。
这么高的速度需要特殊材料和电子元件,它们能够承受高速带来的高温及高压。
10月8日播出的节目报道了中国高超音速风洞的研发进展情况,这种风洞可用于测试高速攻击飞行器。这套名为JF12激波风洞的测试系统位于北京。中国科学院技术人员姜宗林告诉中央电视台,这种风洞相当于美国一种“很著名的”风洞,“已达世界先进水平”,能够揭示美国研究人员尚未发现的有关高超音速飞行的很多问题。
姜宗林指出,JF12两天做一次风洞试验,目前的测试项目已经排到了年底。
报道说,中国希望将下一代高超音速飞行器的速度提高到5马赫以上。报道展示了处于不同研制阶段的3种高超音速飞行器,包括一种三角翼型的滑翔飞行器,还有一种外形类似弹道导弹最后一级的武器。
美媒报道称,今年7月,美国战略司令部司令、空军上将约翰·海滕说他对中俄研发高超音速导弹感到担心。美国家航空航天情报中心在今年夏天公开的一份报告中指出,高超音速滑翔飞行器是一种新型武器,也是一种全新威胁。
美国空军资助的一项调研去年发出警告,美国在方兴未艾的高超音速武器竞争中落后了。调研报告说:“中国与俄罗斯已经试飞了高速机动武器,可置前沿部署的美国部队、甚至美国本土于危险之中。这些武器的机动性可挫败现有导弹防御体系及武器。”
国际评估和战略研究中心的中国武器专家里克·菲舍尔表示:“中国中央电视台的这个节目进一步证明了中国正在研制高超音速机动式重返大气层载具,解放军一些专家暗示这种武器未来也可能从解放军军舰上发射。”
报道称,菲舍尔说,中国研制的高速机动弹头是个重大威胁,因为“美国现有的导弹防御系统要想拦截这种弹头非常困难”。
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资料图:高超音速武器构想图(华盛顿自由灯塔网站)
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因此,各军事强国无不在竞相研发耐烧蚀性能更好、更强的新型材料。其中,碳/碳复合材料(C/CFRP)技术备受关注。
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众所周知,重返大气层时,在急骤绝热压缩效应和气动加热的作用下,洲际导弹承受的气温会从-160℃骤升至1700℃(这个温度足以熔化钢铁),推进剂燃烧时固体发动机喷管也要承受时速4.5马赫、温度3500℃和压力15兆帕(注:相当于150公斤力作用在1平方厘米上所产生的压强)的极端恶劣环境考验。
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但美国研究表明,碳纤维复合材料不仅具有优异的热力学性能,而且在烧蚀过程中烧蚀率低、烧蚀均匀对称,保持了良好的气动外形。
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凭借CFRP出类拔萃的耐烧蚀和隔热性能,表面热流导向弹体内部的热量仅为1%至10%左右,从而保护弹头使之安然无恙并准确击中目标。而且,由于C/CFRP重量轻,节省下的载荷既可用来添加推进剂以提高射程,也能用于增加战斗部以提升威力。图为俄罗斯火箭头部覆盖的碳纤维材料。
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因此,美军从上世纪60年代起,就开始尝试用C/CFRP制造洲际弹道导弹的鼻锥、发动机喷管和壳体(注:早期曾采用玻璃钢——GFRP)。比如民兵III机动洲际弹道导弹(长21.3米,直径2.3米,战斗全重39.5吨),不仅鼻锥和喷管喉衬采用了C/CFRP,就连其长24米、重8.2吨储运发射筒(箱)也采用了凯夫拉纤维缠绕复合材料。
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美军上世纪60年代的实验数据显示,“北极星”导弹壳体采用GFRP后,射程从2200千米增至4600千米。而其上世纪80年代研发的三叉戟II潜射导弹改用CFRP后,射程进一步提升至1.2万千米,命中精度达90米,成为美军战略威慑力量的中坚。图为美军MX“和平卫士”洲际导弹再入大气层试验的壮丽画面。
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中国研制GFRP固体发动机壳体始于上世纪80年代,并已取得成功。东方红-2通信卫星元地点发动机和长征-2E火箭(属于著名的“长二捆”系列)发动机壳体都采用了GFRP材料来制造。
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上世纪90年代初,配属SPTM-14发动机(壳体直径1.402米,长2.058米)的“长二捆”,已成功将模拟卫星送入轨道,标志着中国GRRP壳体进入实用阶段。
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之后,中国研制的EPKM-17上面级发动机壳体(直径1.7米,长1.874米)又与“长二捆”联手,于1995年末成功将“亚洲二号”卫星送入距地3.6万千米的太空。图为长征-2E火箭发动机喷口。
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中国CFRP壳体研制也取得了长足进步,并首先应用于“开拓者一号”固体小运载火箭发动机的第4级(直径0.64米),配属前者的火箭在2003年9月发射成功,实现了中国太空运载工具由GFRP壳体向CFRP的历史性跨越。随着碳纤维性能的提高和复合工艺的日趋完善,国产战略武器的复合化水平也得到进一步提升。图为“开拓者一号”火箭。
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航天级高纯粘胶基碳纤维(注:以下简称航天碳纤维)一度成为中国东风-31洲际导弹研制道路上的“拦路虎”。搞不出这种骨干防热材料,国产导弹就将无法承受高空高速飞行和重返大气层时重力加速度所产生的恐怖高温(瞬时或达上万摄氏度),从而造成导弹市区平衡或导航系统失误。
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虽然早在1975年,中国就开始了对航天碳纤维的研究,但由于原材料限制和外部技术封锁(在中国之前仅有美苏掌握这一技术),相关工作一直未取得突破性进展。
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上世纪90年代初,中国纺织大学(1999年改名为东华大学)潘鼎教授(居中)带领课题组艰苦攻关,先后突破原丝、工艺、强度、排废等多项难关。
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他们采用被国外否定的棉浆基纤维为原料,通过独创的制备技术,解决了原丝质量指标确定、稀纬带碳化、有机无机混合型催化、连续纯化工艺、空气介质低温热处理和两段排焦6大难题,成功研发出达到国际先进水平的高纯航天碳纤维,及时排除了国产撒手锏武器的最后一道难关,使中国成为世界上第3个掌握这一技术的国家。为此,该项目荣获国家科技进步二等奖。
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图为《解放军画报》刊登的DF-31A洲际导弹的战斗部及第三子级。
(2016-03-30 08:36:15)
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本图为尾拍视角,尽管台风级艇体巨大,但这一飞行甲板对于起降苏-33这类重型战机来说还是太短(弹射器轨道长度不足,而苏-33也无法保证能一次性着舰成功,拦阻失败,战机会因无法复飞冲入海中)。此外,模型也未考虑潜航之后,如何遮蔽飞行甲板,只能说这个脑洞过于“简单粗暴”。或许换为短垂战机更合理一些。
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潜水航母的其中一侧似乎是奥斯卡级巡航导弹核潜艇的艇体,既能垂发潜射弹道导弹,也能发射超音速巡航导弹。
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潜水航母的历史最早可追溯到20世纪20年代。英国皇家海军曾于1927年将M级潜艇的2号艇—M2潜艇改装成世界上第一艘潜水航母。这艘潜航排水量不足2000吨的轻型潜艇可搭载一架双翼舰载机。可惜该艇后于1932年1月演习时因事故沉没。
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图为M2潜艇放飞舰载机资料图。
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但世界海军对潜水航母的需求并未因此终止,二战后期,日本海军曾为偷袭巴拿马运河建造过一级特型潜艇,这就是著名的伊-400级潜水航母。这种长122米,满载排水量超6500吨的巨型潜艇着实能让它的鼻祖惊叹不已,每艘伊-400潜艇可搭载3架“晴岚”攻击机。 图为著名模型厂商田宫公司推出的伊-400特种潜艇(潜水航母)模型封绘,小图中可见呈折叠状态的晴岚攻击机。
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伊-400级在二战结束前共开工建造了5艘,战前共完工2艘(伊-400和伊-401),3号艇伊-402直到1945年7月才竣工,当年11月就被美军作为靶舰击沉。4号艇伊-404在日本投降前已完工95%,后因美军空袭重创,后于战后解体。5号艇伊-405于1943年9月开工,直到战后也未完工。 图为3艘并排停靠的伊-400级特级潜艇(潜水航母)。
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图为伊-400级潜艇专用的”晴岚“攻击机结构图,以及从潜艇上出动时,展开主翼的全过程。“晴岚”最大飞行速度每小时474千米,最大航程1190千米,可携带一枚91式鱼雷或2枚250千克航弹,二战期间共制造了29架,但从未投入过实战。黑白小图为晴岚原型机照片。
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本图中的伊-400潜艇细节更加到位,”晴岚“攻击机已经换为美军涂装,准备出动。据称在1945年停战前,伊-400和伊-401在准备空袭停泊在乌利提环礁的美军舰队前,已将晴岚的涂装都换为图中的涂装,以便迷惑美军战机,确保奇袭成功。后在潜艇被俘前,艇长命令将晴岚攻击机全部推入海中,防止被美军发现。
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图为伊-400潜艇模型局部特写,可见”晴岚“攻击机弹射轨道特写,打开的舱门内还能看见一架呈收纳状态的晴岚机头。
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冷战时期,美国波音公司也曾设计过代号AN-1和AN-2的潜水航母,这一设计更加超前,舰载机均采用类似火箭一样的垂直发射方式,但这一设计要比前面的台风级合理一些,而且潜水母舰只需考虑发射舰载机,不用考虑回收,舰载机可能会在完成任务后,飞往其他舰艇或基地。
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图为波音公司的AN-1潜水航母方案彩图,可见还需要将舰载机升至甲板才能放飞,反应速度较慢。
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到了AN-2方案时,波音公司改进了舰载机的折叠方案,并增加了助推器,可以直接从发射筒中发射,提高了发射反应速度。
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图为网友绘制的另一种超级潜水母舰的设想图。从飞行甲板上的多座弹射器和多条起飞跑道可推测该母舰的尺寸可能比台风级还要大几倍,从现实角度讲是很难实现的,而且实用性也不高。
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美国洛马公司曾研发过一种绰号“鸬鹚”的潜射小型无人攻击机,这种无人机可利用现役弹道导弹核潜艇的导弹发射筒从潜望镜深度发射,在完成任务后,可利用降落伞在回收地点的海面上着陆,然后由小型机器人拖回潜艇。尽管该计划已于2008年因经费问题被取消,但这种无人机或为潜水航母的发展指明了另一条可行的发展道路。小图为鸬鹚从潜艇导弹发射管发射示意图。
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或许在不远的将来,在类似“鸬鹚”的潜射型无人战机问世后,会再令潜水航母这种独特的作战舰艇再次出现在历史舞台上。图为艺术家绘制的“鸬鹚”无人机出水瞬间,可见该型机发射方式与潜射巡航导弹十分接近,也是出水之后才展开机翼,并启动发动机。
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而据美国国防部2014年4月公布的消息称,美海军正研发一种名为”九头蛇“的大型无人潜艇,内部能同时容纳数架小型武装无人机和数艘无人潜艇,能对海面、地面或水下敌军目标实施攻击。小型无人机和无人潜艇还搭载了诸多探测装置,可对敌方目标实施监控与跟踪。“九头蛇”可由美军战舰、潜艇或大型运输机投至海中。据美军官员称,”九头蛇“将主要用于反制中国的”反区域介入/拒止“(A2D)战略。
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由于潜水航母本身设计上就自带很强的科幻元素,在许多科幻作品中都有出镜。典型的例如著名空战射击游戏《皇牌空战5 未颂的战争》中出场的Scinfaxi(北欧神话中的双胞神驹)级核动力潜水航母,该级潜艇除搭载有多联装垂发潜射弹道导弹(配有空爆弹头)外,还可发射多架“鸬鹚”无人战机用于自卫,本身也搭载有多座防空导弹发射器和速射炮。
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图为《皇牌空战 无限》中,玩家使用F-35B隐身战机轰炸Scinfaxi级潜水母舰。
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类似的著名例子还有《全金属狂潮》中的“丹奴之子”号潜水强袭母舰,可以搭载多部AS机甲、AV-8B鹞式短垂战机和直升机,在弹射机体时,可打开艇艏的两个大型遮蔽装甲,内含有两个蒸汽弹射器。在作品中,该舰具有很强的特种渗透和作战支援能力。
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美军曾于战后完整俘获了一架“晴岚”攻击机,后来保存完好,现已藏于博物馆。
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图为伊-400潜水航母模型三视图。
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图为伊-400潜艇资料图。
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图为日本科幻海战动画《苍蓝钢铁的琶音》中的伊-401特级潜艇(潜水航母)六视图,单从战舰建模角度来说,还原度还是相当高的。
(2016-03-14 08:13:39)