中国研制成功可用于高超音速导弹的红外热寻的导引技术

原文2022年1月1日首发于微信公众号：六分仪地球

2021年12月15日，易仕和教授及其领导的团队在中国国内刊物《空天防御》上发表论文《适用高超声速飞行环境的超声速气膜冷却光学窗口研究进展》，论文表明中国已开发出新一代用于高超音速武器的红外制导技术。

热寻的高超音速导弹能够以前所未有的精度锁定几乎所有目标，从隐形飞机到航空母舰，甚至街道上移动的汽车。

虽然中俄两国已经有高超音速武器列装部队，但国际防务界普遍认为除非打核大战，否则战略性的高超音速导弹几乎没有用武之地。

但采用热寻的的高超音速武器则不同，这种高超音速武器可以在较低高度的大气层内飞行，可用来打击各类战术目标。

据统计数字，对空作战中大部分战果都是热寻到导弹取得的，自1980年代以来，美国空军损失的战机有90%是被热寻的导弹击落的。F-22或者F-35这样的隐形战斗机在高速飞行中表面隐形材料会升温，成为热寻的导弹的打击目标。中国的军事研究人员曾在 2020 年某次学术会议上表示，如果 F-22 近距离发射导弹或投掷炸弹，地对空高超音速导弹可以在几秒钟内追上并摧毁 F-22。

然而高超音速采用热寻的导引并不容易，在高马赫数下飞行导弹表面会变得非常热，以至于目标热信号会被背景噪声淹没，红外线寻的窗口也会碎裂，因为没有任何玻璃材料可以承受极热和高速飞行时形成的冲击波。

世界各地的科学家都提出了降温方法，如将冷却液喷洒到寻的窗口或在寻的窗口玻璃下安装冷却管。但据易教授团队论文说，这些方法大多无效且过于复杂。

中国科学家采用的方法是在红外寻的窗口前安装吹气装置，吹出一层冷空气薄膜来给寻的窗口玻璃降温，其他国家的一些研究团队也曾尝试过这种方法，但都失败了，冷却空气会引发强烈的湍流，从而导致热信号失真，使目标位置模糊闪烁，误差较大。

易教授领导的团队在多项技术上取得了突破从而解决了这个问题。他们研制出一种紧凑、轻便的设备，以三倍声速以上速度产生极冷惰性气体流给寻的窗口玻璃吹气，从而减少信号失真。

中国科学家还将 40 个微型涡流发生器塞入空气冷却装置中，产生可以破坏湍流的气流。他们还开发了新数学模型更好地预测和消除导弹加速时大攻角瞄准目标时的光学畸变。

这些都要归功于该团队在KD-01风洞进行的大量实验，这一风洞位于湖南省省会长沙，是世界领先的高超声速红外寻的技术研究设施。据易教授介绍该风洞采用独特技术使研究人员能够以比美国高 120 倍的分辨率观察寻的窗口玻璃上的空气湍流。

据易教授介绍，中国的红外制导高超音速武器已多次试飞，他领导的团队在去年六月获得了国家科技奖。

研究人员表示，中国已经取得了“一系列经试验证明有效的核心技术突破”，在红外传感器精度和冷却机制上取得的突破正在推动中国高超音速武器的发展，中国已经开发出下一代高超音速武器。

“红外成像技术的精确制导是高超音速武器的力量倍增器，”易教授在该杂志发表的一篇论文中说。“如果一方率先研制成功成熟的高超音速武器，这一方将在非对称打击方面占据绝对优势”。“有了有效的高超音速精确打击武器，传统战争中‘战略纵深’的束缚将不复存在。一个国家所有重要的政治、经济和军事资产都将处于被打击的危险之中。”

据中国科学家介绍，美国以前在热传感方面处于世界领先地位。20世纪80年代和90年代，美国政府和军方投入大量资源开发高速红外制导技术，用于研制末段高空区域防御（THAAD）系统等导弹防御系统。

然而，这些热传感器只能在高海拔的稀薄空气中工作。去年 2 月，美国国防高级研究计划局要求包括通用电气和洛克希德马丁在内的众多国防承包商为高超音速导弹开发红外传感器。根据合同他们的传感器开发和测试至少需要四年，也就是到2025年才有成果。