专打美军B-21？中国研发射程2000公里的防空导弹是什么概念？

美国说你有的时候，你最好真有

　　现役防空导弹射程最远的，是俄罗斯S-400远程防空导弹系统配备的40N6E型防空导弹，它的最大射程能达到380公里，相当于从北京到泰山的距离。

　　而《南华早报》报道，据发表在《中国图像图形学报》半月刊上的一篇论文表明，中国西北工业大学的科学家们竟然研制出了一种射程超过2000公里的超级远程防空导弹。

　　2000公里是什么概念？这都相当于从北京到广州的距离了！按说这《中国图像图形学报》可是专业的学术期刊，应该不会打诳语，那这到底是不是换了个名号的地对地弹道导弹呢？

　　报道称，这种防空导弹长8米，重2.5吨，可车载移动发射，苏华领导的西北工业大学研究小组表示，它将能够击落预警飞机和轰炸机，阻止它们干预可能发生的地区冲突。

　　这种导弹的开发设计参数表明，它可能类似于“飞天一号”火箭，采用的是“固体燃料火箭发动机+超燃冲压发动机”的两级组合推进系统，并具有乘波体滑翔构型。

▲“飞天一号”发射任务现场合影

　　这个“飞天一号”火箭是由西北工业大学牵头研发的，于2022年7月4日在西北某靶场成功发射，其最亮眼的就是使用的组合推进系统了。   

　　从“飞天一号”的外观就能看到，其头部采用乘波体，进气道在下颚，后面是火箭发动机，不过，准确的说法这应该叫“火箭基组合循环”（RBCC）推进系统，这是个什么东西呢？

　　我们知道，常见的涡喷或涡扇发动机都算是燃气涡轮发动机，原理就是利用压气机将空气压缩成高压气体，其中一大部分混上燃油，点燃后经涡轮机喷出气体形成推力，一小部分则用于驱动压气机。

▲涡扇（上）与涡喷（下）发动机结构示意图

　　由于压气机与涡轮机的物理极限存在，燃气涡轮发动机在速度提升至3马赫开始，工作效率也急剧下降。

　　于是，人们就干脆把涡轮机砍掉，而是纯粹靠高速飞行时进气锥形成激波压缩空气，进入燃烧室的升温升压的空气与燃油混合燃烧，利用收敛扩张尾部喷嘴形成巨大推力。

　　当然了，冲压发动机要想获得高速高压空气还需要额外的动力，这就需要串联上一个涡喷或火箭发动机了，而“飞天一号”的“火箭冲压组合动力”就是以火箭发动机驱动冲压发动机的。

　　不过，目前，现役的超音速武器使用的冲压发动机，都是使用传统的亚音速燃烧室，进气道和燃烧室内的空气流速为亚音速，导弹速度最多在4马赫以下。

　　当飞行速度再往上提的时候，进气道吸入的空气也就变成了超音速，超音速空气会直接进入燃烧室和燃料混合燃烧，此时，燃料燃烧的组织控制难度极大，如燃料停留时间太短，混合效率非常低。

▲使用亚燃冲压发动机的SS-N-19反舰导弹

　　这就相当于在12级大风中点燃一颗火柴，并且还要求稳定燃烧，以早年技术水平很难实现，因此，只能降低气流速度保证动力系统持续稳定燃烧，于是，4马赫就成了亚燃冲压发动机推进速度的上限。

　　从官方发布的内容描述来看，“飞天一号”的速度达到了高超音速，即5马赫以上，达到这一速度并非难事，像固/液体火箭发动机就完全没问题。

　　但是，固/液体火箭发动机需要携带大量的氧化剂，有效负载很低，工作时间只能占整个飞行段的三分之一，而且机动性能极其受限，还不如冲压发动机好用。

　　在高超音速冲压发动机应用最早的美国，研制的X-43A高超音速验证机使用的是液氢燃料冲压发动机，X-51A则使用的是碳氢燃料冲压发动机，这两者最大的问题就是它们只有火箭和冲压发动机两种模态，动力速度区间非常狭窄。

▲超燃冲压发动机

　　但是采用煤油作为发动机燃料的“飞天一号”就不一样了，它这套RBCC系统整合了火箭发动机、亚燃冲压发动机和超燃冲压发动机，不仅更耐热、稳定、抗爆能力更强，而且让其在引射模态、亚燃冲压模态、超燃冲压模态和纯火箭模态间平稳过渡。

▲“飞天一号”四种工作模态原理图

　　这其中，引射模态是指从火箭加速后，在2-4马赫，启动亚燃冲压发动机，将高速气流降速增压，降至亚音速，燃烧后通过拉瓦尔喷管将飞行器加速到超音速。

　　当亚燃冲压发动机稳定工作，速度维持在3马赫左右时，火箭处于亚燃冲压模态；随着火箭不断加速，速度会上升到5马赫以上时，亚燃模态转为超燃模态；当火箭加速升高至大气层外层时，速度高达10马赫以上，火箭进气道关闭，转入纯火箭模态。

▲在高超音速风洞内测试的超燃冲压发动机

　　这种RBCC推进模式带来的好处就是，不但能让火箭做的更轻更小，而且能大幅改善冲压发动机的机动性，还具备从地平线到卡门线间自由飞跃的潜力，可以说是1+1>2。

　　此外，“飞天一号”还突破了热力喉道调节、超宽包线的高效燃烧组织等关键技术，这是人类第一次实现从亚燃到超燃冲压的全模式衔接，也标志着中国在吸气式超燃冲压火箭组合循环发动机的高超音速飞行器领域处于世界顶尖水平了。

　　但是，要想成为合格的防空导弹，仅仅有高超音速还是远远不够的。

　　我们知道，防空导弹不同于地对地导弹，一般来说，地对地导弹并不需要很高的精度，它的误差可以依靠弹头的威力来弥补，算是一种点对面、动对静/低速的杀伤武器。

　　而防空导弹则不同，它的目标是高速运动的飞机或导弹，这是精确的点对点、动对动的杀伤武器，这就对其导航精度要求极高。

　　一般情况下，地空导弹的飞行距离也就几十公里，最远的也不到400公里，所以制导方式主要有红外制导、半主动雷达制导、主动雷达制导以及复合制导。

　　红外制导由于制导精度不高，没有区分多目标的能力，一般用在便携式防空导弹上，射程一般就几公里；射程稍远一些的导弹就会用到半主动雷达制导和主动雷达制导了。

▲双半主动雷达制导

　　但是，如果要实现2000公里的打击距离，在地球曲率的影响下，早就远远超出了地面雷达的引导范围，哪怕是预警机也不敢前出太远，超出雷达探测范围就无法为导弹提供引导，想要研制更远射程的地空导弹就要解决制导的问题，那么中国是如何解决的呢？   

　　原来中国采用的不是雷达引导，而是靠卫星群引导修正，导弹由侦察卫星提供实时导航数据，末端能够自行切换到搜索引导模式，进入杀伤范围后引爆弹头，释放大量的碎片，给目标以毁灭性的杀伤。

　　别以为卫星就只能拍拍照，一年多以前，商业卫星“吉林一号”就已经能持续跟踪具备隐形性能的美军的F-22战斗机了，靠卫星群引导修正肯定不是什么问题了，毕竟东风21D等射程更远的反舰弹道导弹也不全靠雷达引导嘛。

　　而军用卫星本身对目标的探测跟踪能力就更强，这款导弹针对的目标又是预警机、战略轰炸机、空中加油机、电子侦察机、反潜巡逻机等高价值的大型空中飞行器，那么它们的行踪自然是逃不过中国的“天眼”了。

　　有卫星群在，就能通过高速实时数据链，让防空导弹既能准时飞抵敌机运动到的空域，又能保证最终成功实现捕获目标了。   

　　我国在高超音速导弹的研制上起步比较晚，但在多年的不懈努力下，我国已经取得了十分出色的成绩，相比之下，美国在高超音速武器的研制上却频频遇挫。

　　早在2020年，我国的超燃冲压发动机工作时间就已经高达600秒，而美国的超燃发动机最多只能工作300多秒，远远落后于中国，此前还因为滑翔体点火系统出现故障导致试射失败。

　　而在另一边的俄罗斯，则在此领域取得了不少成绩，包括“萨尔马特”的多种高超音速武器已经成功试射，俄乌冲突中就使用了“匕首”高超音速导弹对乌克兰进行打击，这都让美国焦虑不已。

　　但是，能让美国焦虑的还远不止这些。

　　该弹从发射到实现2000公里的射程，只用时不到10分钟，从我国海岸线往外推2000公里，那就是美国的第二岛链以内。

　　也就是说，哪怕我们的驱逐舰不在这片区域，一旦卫星发现敌情，我们都能从海边发射5-10马赫的高超音速防空导弹，打击第二岛链内的美军轰炸机、预警机。

　　另外，这款导弹长度为8米，而055型万吨大驱和052D型驱逐舰均装备有直径为850毫米的垂直发射装置，最深的可容纳长度不超过9米的大型弹药。

　　如果其直径能够控制在850毫米以内并满足垂直发射器要求的话，那么依据中国的习惯，今后很有可能发展出水面舰艇使用的海基型号，装载到舰艇垂直发射装置上去，从而将中国航母战斗群的防御半径扩大10多倍。   

　　不过，不知你发现没有，这么先进的导弹居然只能打击轰炸机、预警机这类雷达反射截面积很大、速度比较慢的目标，是不是有些杀鸡用牛刀呢？

　　我们不妨大胆猜测一下，也许目前这并不是它的完全体，只是由于当前的科技水平，它还没法对付战斗机这类较为灵活、雷达反射截面积更小的战术类目标。

　　而且，就它具备的乘波体滑翔构型来看，它的飞行弹道是具备飞出大气层并在大气层外滑翔能力的，这其实就可以实现拦截高超音速目标的“吊射弹道”。

　　这种“吊射弹道”不同于传统地空导弹的由低到高得仰射弹道，而是飞得比高超音速目标更高，在接近目标时，从大气层外再入大气层俯冲砸向目标。

　　这种弹道构想最早由美军提出，因为他们认为高超音速武器的末段速度过高，传统的仰射式拦截很难成功，只有在高超音速目标再入大气层后的短暂窗口期，在更高的高度使用高超音速拦截弹，才能将目标拦截。

​▲传统防空导弹的仰射弹道

　　采用这种弹道的高超音速拦截弹，由于是俯冲攻击，其动能消耗要比仰射攻击小得多，可以更好地操控速度和轨迹，而且最大程度地减少对拦截弹的负担，避免了几乎不可能的头对头拦截。

　　这种吊射弹道巧妙地利用了高超音速武器重返大气层时的脆弱状态，虽然还处于概念阶段，也不确定是否已经进入美军实际研究阶段，但这个思路很有可能已经与中国不谋而合。

　　要知道，咱们的装备研发一直都是秉持先解决有无、再解决好坏的小步快跑模式，既然现在能打击机动性较差的大型目标，那么下一步极有可能就是机动性好的小型目标。

　　看到这里，估计你也就会真正明白这一技术为什么“对维护世界和平与稳定具有重要意义”了，毕竟，美国说你有的时候，你最好真有，手握大棒，才能不怕门口有狼嘛。

更多有趣好玩的军事文章、视频、图片、电影、游戏，请关注“军武次位面”微信公众号。打开微信，公众号搜索“军武次位面”点击关注！