昨天，我们在文章《“这国怎…定体问！”美国AGM-183A空射高超又双叒叕失败了！将考虑放弃研发？》中向大家简单介绍了美军AGM-183A型空射高超音速飞行器的研发和试验情况。

美媒最新报道：美国空军计划终止洛克希德的高超项目





其实，就在大伊万昨天写文章的时候，网上已经传出了消息，美国空军决定放弃已经半死的ARRW项目，所有研发精力全部都集中到雷神公司的HACM上。也就是放弃这个高空助推滑翔器项目，改攻关组合动力系统的高超音速巡航导弹，对此我们怎么说呢？当然是祝美国人好运了~

网友“恶搞”来讽刺某些大V





ARRW算是彻底黄了，但是关于高超音速飞行器的争议还在持续，其实得益于去年的一段网络视频，很简单的概念被扯得稀里哗啦……大伊万前几天在某问答媒体上还看到有人在信誓旦旦的瞎扯，说以俄罗斯X-47M2“匕首”为代表的空射高超音速飞行器其实应该被定义为“空射弹道导弹”，而不算高超音速飞行器。

米格-31BM发射“匕首”画面





相应的我们和俄罗斯其实都不应该算作装备了高超音速飞行器，所以，只有美国的AGM-183A才能算作是真正的高超音速飞行器，因为它具备“大气层内实施滑翔的能力”。那么，对于高超音速飞行器，我们究竟该如何定义？X-47M2“匕首”和AGM-183A“ARRW”这两种产品，到底哪个属于高超音速飞行器的范畴呢？

“高超”的定义

其实，高超音速飞行器的概念和界定，是相对于弹道导弹来讲的。



弹道导弹在飞行的时候采用的是常规的抛物线弹道，也就是导弹在地面对准后点火起飞，导弹经过主动段、滑行段、再入段，最终命中目标。其中主动段是火箭发动机工作段，主要赋予导弹初始速度和初始射向；滑行段火箭发动机关机，导弹姿控发动机点火，赋予导弹再入的初始位置；再入段是导弹最后对准目标重新进入低层大气的过程，直到导弹命中目标，导弹飞行全程呈现出标准的弹道抛物线特征。



主动段又称为起飞段，滑行段则视导弹射程和关机速度的不同，一般位于高层大气或外层空间左右。比如典型的短程战术导弹弹道最高点可能在卡门线以下，但是中程和洲际弹道导弹的弹道最高点、滑行段全部位于卡门线以外的外层空间，再入段又回到大气层内。整个飞行过程弹道呈椭圆曲线，这就是弹道导弹的由来。



和弹道导弹相比，高超音速飞行器使用的弹道相当特殊，并不是常规意义上的弹道导弹常用的抛物线弹道，目前高超音速飞行器被认为可以使用四种弹道飞行：

钱学森发明的“飞向巴黎”，也就是著名的“钱学森弹道”





第一种就是大名鼎鼎的钱学森弹道。这一弹道的主要特征是起飞段（主动段）位于卡门线以上，但火箭发动机关机后，作为载荷的滑翔器有一个下压的过程，重新回到卡门线以内实施滑翔飞行。滑行段轨迹平滑，不存在椭圆形的弹道特征，直至命中目标；

第二种则是常规的助推-滑翔弹道。这种弹道可以被视为是钱学森弹道的弱化版本，在主动段同样使用火箭发动机起飞，但是导弹并不越过卡门线。在卡门线以内即具备一个下压滑翔的动作，滑翔器弹道平直直至命中目标；



第三种是折中的桑格尔弹道，也就是我们通常所说的水漂弹道。桑格尔弹道主要依托的是卡门线以下的大气密度差，将已经打到卡门线以外的飞行器再度“弹”起来，形成类似于打水漂一样的滑翔式弹道，一直到弹道末段再进入低层大气；

第四种则是普通的高超音速飞行器滑翔弹道，也就是不经过主动段起飞、高超音速飞行器下压的过程。使用火箭助推器将高超音速飞行器推进到冲压发动机的启动速段后，抛弃火箭助推器，冲压发动机点火，高超音速飞行器直接在低层大气中飞行直至击中目标。



因此从高超音速飞行器的主要技术特征来看，高超音速飞行器和普通弹道导弹的区别，在于其飞行弹道的不同。弹道导弹的弹道由主动段，滑行段和再入段组成一个完整的抛物线，基本上中程弹道导弹以上射程的弹道导弹，其飞行全程的大部分主动段、滑行段和初始再入段都在卡门线以上；而高超音速飞行器主动段、滑行段和再入段呈现出复杂弹道特征，总体轨迹相当平直，没有明显类似于弹道导弹的抛物线特征，这就是高超音速飞行器和弹道导弹的区别。



如何实现“高超”

要达成高超音速飞行器的飞行弹道，主要有如下几个技术控制点：



一是可用的固体火箭发动机起飞段/助推段。这个很好办，只要有弹道导弹技术的国家都能完成；

二是高升力体滑翔器设计。包括滑翔器气动设计，滑翔器飞控设计，滑翔器防热设计，滑翔器制导设计等；

三是高升力体飞行器动力设计。这是一个比较特化的技术，使用火箭发动机起飞、滑翔器下压滑翔的高超音速飞行器不具备主动力系统。只有使用超燃冲压发动机的高超音速巡航导弹才需要进行动力设计，而超燃冲压发动机也是目前高超音速飞行器主动力设计上的拦路虎。

在风洞中测试的超燃冲压发动机





除了专为高超音速飞行器设计的超燃冲压发动机动力组，高超音速飞行器和滑翔器设计中难度最大的部分就是飞行器/滑翔器本身气动设计，目前有两种技术方向：



其一是技术难度比较低的双锥体设计。也就是滑翔器本身呈现出旋成体外形特点，在滑翔器头部使用双锥体。这种设计的好处是比较简单，与弹道导弹弹头设计比较类似，制造工时和造价相对较低，劣势是升阻比性能较差，一般只能用于桑格尔弹道或者助推滑翔弹道飞行；



其二是技术难度比较高的乘波体设计。滑翔器本身呈现出复杂多曲面外形特点，滑翔器本身可以很好地利用附体激波提高升力，所以又名乘波体。这种设计的优势是滑翔器升阻比性能极好，属于高超音速滑翔器的下一代技术，但劣势是研发难度非常高，制造工艺也比较复杂。



不得不说，高超音速飞行器的定义方式比较多样，技术控制点也比较多：比如在动力方式上就分为起码两种（火箭发动机起飞滑翔器滑翔和组合动力组），在滑翔体气动外形设计上分为两种（旋成体和乘波体），在弹道上文章前面已经讲过了更是分为四种……这些分类方式又互相组合，让高超音速飞行器的分类变得更加复杂。

快如流星的“匕首”





但是高超音速飞行器和弹道导弹之间的区别还是非常明显的：你只要看到它是抛物线弹道——OK，别管它的再入速度是多少，它就是弹道导弹。弹道导弹使用航天飞行的概念，卡门线以外不讲空气动力学术语中的马赫，一般只讲速度增量或者关机速度，比如速度增量几千米，关机速度几千米什么的；



而如果你看到它使用的是上边这四种弹道中的一种——OK，别管它长得像不像弹道导弹，它就是高超音速飞行器。至于属于哪一种动力组合，哪一种气动外形的高超音速飞行器可以再分析，但它属于高超音速飞行器门类无疑。高超音速飞行器使用航空飞行术语，比如速度使用马赫表示，这就是为什么我们提高超音速飞行器的冲刺速度时一般说它是几倍几倍音速，说弹道导弹就说它关机速度几千米。因为，这完全是两个不同领域的不同概念。



现实中的“高超”

因此，在分析了高超音速飞行器和普通的、我们通常意义上的弹道导弹之间的区别之后，美俄两国到底装备了多少高超音速飞行器，装备了多少弹道导弹就门儿清了。



以俄罗斯的情况看，9M723“伊斯坎德尔”导弹具备一定的高超音速飞行器性能特征，但究竟具备高超音速滑翔能力还是只具备机动弹头能力不清楚；



“匕首”高超音速飞行器具备高超音速滑翔性能，但估计也可以降档成为空射弹道导弹使用；

由于未公布外形，俄媒在报道“锆石”的节目上直接给套了一个X-51的模型……





3M22“锆石”则是使用超燃冲压发动机的高超音速反舰巡航导弹，“先锋”则是使用滑翔机动弹头的高超音速飞行器。这二者目前外形都没有公开，但前者理论上来讲，应该使用的是乘波体构型，而后者则使用的是双锥体气动构型。



再以美国的情况看，AGM-183A的定位和X-47M2比较类似，但是在滑翔器设计上相比X-47M2高一档次。X-47M2使用的是旋成体滑翔器，AGM-183A使用的则是乘波体滑翔器，也正因为如此让AGM-183A的设计过于特化；



至于LRHW和CPS这两种中导，使用的都是类似于“先锋”和“匕首”的双锥体滑翔器，未来美军在研制的新一代井射洲际弹道导弹GBSD可能会采用类似于“先锋”的滑翔器，技术控制点都是主动段起飞、滑翔器下压滑翔；



美军目前对标3M22“锆石”的应该是HACM和LRSO，当然美军目前研发进度都相当滞后而已了。

俄军“戈尔什科夫海军元帅”号护卫舰发射“锆石”高超音速反舰导弹



经过这么一番科普，相信大家对于何为高超音速飞行器，美俄两国高超音速飞行器的发展现状，应该有比较清晰的认知了。那么，高超音速飞行器有何优势，又如何实施拦截？这一话题我们留待下一篇继续科普。