說說超聲速巡航導(dǎo)彈的“風(fēng)火輪”

高超聲速巡航導(dǎo)彈是當(dāng)今各軍事大國競相發(fā)展的一種先進(jìn)導(dǎo)彈。它的飛行速度大于5馬赫，具有速度快、射程遠(yuǎn)、精度高、威力大、生存力強(qiáng)等特點(diǎn)。高超聲速巡航導(dǎo)彈在某些情況下甚至不需要安裝戰(zhàn)斗部，依靠自身的動量就足以對目標(biāo)造成大的毀傷。極高的飛行速度使其很容易突破現(xiàn)有的武器防御系統(tǒng)。美國《大眾機(jī)械師》雜志稱：“按照目前的技術(shù)水平，導(dǎo)彈防御系統(tǒng)將只有大約20秒的時間擊落一枚高超聲速導(dǎo)彈。對于防空指揮官來說，這幾乎沒有足夠的時間來完成準(zhǔn)備工作，更不用說發(fā)射導(dǎo)彈擊落來襲高超聲速導(dǎo)彈了。”

那么，是什么讓這種導(dǎo)彈如此神速？原因很多，其中相當(dāng)關(guān)鍵的是它擁有真正的“風(fēng)火輪”——超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)（后文簡稱超燃沖壓發(fā)動機(jī)）。超燃沖壓發(fā)動機(jī)是一種吸氣式動力裝置，主要由進(jìn)氣道、隔離段、燃燒室、尾噴管四部分組成。進(jìn)氣道捕獲超聲速空氣氣流，巧妙地利用激波鏈結(jié)構(gòu)實現(xiàn)加壓，通過隔離段的調(diào)節(jié)，使得超聲速氣流能在燃燒室中與燃料充分混合、穩(wěn)定地燃燒。之后，尾噴管對燃燒室產(chǎn)生的高超聲速氣流進(jìn)行膨脹并產(chǎn)生巨大推力。

超燃沖壓發(fā)動機(jī)通常以煤油、液氫為燃料，近年來為同時滿足發(fā)動機(jī)降溫需求和燃油裂解霧化需求，碳?xì)涑蔀閭涫荜P(guān)注的燃料。碳?xì)淙剂霞饶苡脕砦瞻l(fā)動機(jī)散發(fā)的熱量，同時依靠吸收的熱量可使大分子煤油變成如甲烷、乙烯等小分子氣態(tài)燃料，使燃燒反應(yīng)更加高效地進(jìn)行。與采用火箭發(fā)動機(jī)的導(dǎo)彈相比，采用超燃沖壓發(fā)動機(jī)的高超聲速巡航導(dǎo)彈具有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢。一方面是具有更大比沖，消耗相同單位質(zhì)量的燃料能夠產(chǎn)生出更大的推力。據(jù)計算，相同條件下，超燃沖壓發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力比火箭發(fā)動機(jī)大3倍以上。另一方面是續(xù)航能力更強(qiáng)，火箭發(fā)動機(jī)必須攜帶足夠多的推進(jìn)劑，其中氧化劑占到推進(jìn)劑總量的一多半，這使得飛行器的其他有效載荷和內(nèi)部空間大大減少。超燃沖壓發(fā)動機(jī)自身不必攜帶氧化劑，依靠進(jìn)氣道吸入的空氣便可提供足夠的氧氣來供給燃燒，這使它可以攜帶更多燃料增加航程。從一定程度上講，超燃沖壓發(fā)動機(jī)不僅讓導(dǎo)彈踏上了“風(fēng)火輪”，而且翻上了“筋斗云”，成為讓現(xiàn)有的武器防御系統(tǒng)“看得見、追不上”的攻擊利器。但是，超燃沖壓發(fā)動機(jī)無法在靜止?fàn)顟B(tài)下啟動，必須依靠火箭發(fā)動機(jī)加速到超聲速時，它才能啟動并發(fā)揮作用，進(jìn)而使導(dǎo)彈的飛行速度達(dá)到6馬赫至25馬赫。

當(dāng)前，高超聲速巡航導(dǎo)彈已經(jīng)成為世界各國研發(fā)的熱點(diǎn)。俄羅斯的“鋯石”已經(jīng)進(jìn)入實質(zhì)性的試射階段。美國的“X-51A乘波者”進(jìn)行試飛后正在不斷完善。法、德、日、印、澳等國對此的研究也在緊鑼密鼓地進(jìn)行。由此來看，作為可能改變戰(zhàn)爭形態(tài)的高超聲速巡航導(dǎo)彈的“風(fēng)火輪”，超燃沖壓發(fā)動機(jī)的研發(fā)還將迎來新的一輪熱潮。

（作者單位：航天工程大學(xué)　王思博）