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中国率先推出全新太空飞行器

《台港澳文摘》2018年第12期  来源:《广角镜》2018.10.15   时间:2019/1/11   


 

    近年来宣传国内科技和建设成就已居世界前列的文章和影视作品不少,并冠以“厉害了,我的国”之称。在中国已经多元化的舆论界却出现了另一种声音,即认为当今社会上已是技术神话、军事神话、互联网神话充斥,“超越美国是假象”。在这种“震惊论”同“假象论”两个极端的争论中,今年8月3日中国航天空气动力技术研究院微信公众号发布消息,宣称当日完成了“国内第一乘波体”的飞行实验。有全球最强太空监视能力的美国,也马上证明了这一消息,并认为已对自己构成了威胁。特朗普宣布美军将建立“太空军”这一新军种,重要原因也是防止中国和俄罗斯的新技术冲击美国的太空霸权,这也从反面证明了国内科技有大幅度的进步。

    超越传统飞机和导弹

    提到“高超音速飞行器”,许多人会感到陌生,不知是什么新鲜武器。用句通俗的话讲,它有飞机那样的运载和起飞、着陆能力,又有弹道导弹的速度和外太空运行能力。如今世界上的飞机受自身结构和空气阻力的限制,最大时速一般不能超过音速(即“马赫”数)的两倍半,巡航时为省油只能亚音速即在时速一千二百公里以下。弹道导弹发射后飞入地球大气层外的太空(距地面二十至三十万米以上)时可以达到二十倍于音速,在返回着陆时只能以击中目标时做爆炸自毁。中国新制的这种高超音速飞行器可以像飞机那样起飞并在大气层飞行,却又远超过巡航导弹而具有弹道导弹发射初期的速度,还能如飞机那样降落在机场,可谓兼备飞机与导弹二者的优长。

    中国航空空气动力技术研究院在8月6日发布的消息中说明,已成功试飞的尖端高超音速飞行器也称“星空—2”火箭,在三万米以上的高空实现五点五倍至六倍的高超音速飞行,延续时间达四百秒以上,能穿透任何新一代反导防御系统。国外军事专家对此评论说,能向公众宣布试飞成功,表明中国肯定已经在这种武器上取得技术突破。

    国内的报导称,这款高超音速飞行器是由中国航空空气动力技术研究院与中国航空科技集团公司合作设计,也称“国内第一乘波体”。乘波体是一种在大气层中飞行的飞行器,利用自身高超音速飞行所产生的激波高速滑翔,同传统飞机的气动原理相比,这又是一个划时代的突破。这次试验的成功,又在于飞行器完整回收,这标志着“星空—2”号飞行试验已经具有实用性。

    世界上最早的飞机是美国的莱特兄弟研制成的,虽然欧洲人也研制出一些新的机型,不过百年间的传统航空业内始终是美国人占据领先地位。如今世界上最先进的第四代战斗机F-22在2005年就装备了美军,欧洲国家都未能研制四代机,现在中国和俄罗斯的四代机还只是试验型而未批量装备。中俄在飞机这一领域无论怎样努力,相较美国总会有一二十年的差距。想在空中交锋中抗衡美国,中国和俄罗斯只能采取开辟新领域,以“弯道超车”来“走捷径”,研制同传统飞机不同的高超音速飞行器就出于这一思路。

    中国在此领域进行创新性开拓,此前已经有预兆。2017年3月6日,美国航空航太学会(简称AIAA)  、中国工程院主办、厦门大学共同承办召开了第二十一届国际太空梭和高超音速系统与技术大会,在会上中国就展示出大量理论研究和实验成果,让美国到会者感到震动。厦门会议上透露,中国在超燃冲压和TBCC方面的发展很快,同年10月中国官方媒体首次发布了高超音速滑翔飞行器测试对象的照片,有“大肚体”之称。两个月后即2017年12月,美国媒体称中国已经测试了一种新型弹道导弹DF—17(即东风—17)  ,采取了全新的激波高速滑翔,从火箭发射到大气层并在低空滑行到目标一般飞行高度六十至一百公里,与过去的弹道导弹的运行原理都不同,传统的导弹拦截手段都不好对付。

    如今的俄罗斯因经济实力已远不及美国和中国,航空航太领域不能全面发展,只集中力量发展一些重点项目。今年3月,俄罗斯总统普京就宣称,俄罗斯已研制出的  “先锋”高超音速滑翔飞行器能够以二十倍音速的速度打击目标,  “就像火球一样”。西方情报部门公布的分析报告认为这一说法有夸大之处,不过证实俄罗斯确实已进行了三次高超音速滑翔飞行器试验,前两次试飞成功而第三次试飞失败,技术水准尚不及中国。

  美国此领域已落后中俄

  面对中国和俄罗斯的高超音速科技的发展,最感震惊的是美国,并表示要急起直追。现在负责科技和研发的美国国防部副部长迈克·格里芬,就是一个高超音速的狂热鼓吹者,本人也拥有航空航太的博士学位。 2017年特朗普担任总统后,他被任命为专门主管科研事务的国防部副部长,这也是五角大楼第一次设立专管科研的副部长。迈克·格里芬一上任,就表示高超技术是美国在军事上的“第一优先”,今年8月特朗普宣布明年的军费开支将由今年的六千三百亿美元猛增到七千一百亿美元,增幅的相当一部分要用于建设空天力量,这明显是针对中俄两国,而且中国还被放在第一位应对目标。

    美国军方对中国发展高超音速技术的担心,首先是认为自己苦心构筑的导弹防御系统可能被置于无用之地,例如在韩国建立的“萨德”系统还未完工恐怕就要过时。过去美国的反导防御系统主要用于拦截巡航导弹和弹道导弹,这些导弹要么速度较慢,要么弹道固定且航迹比较高而容易预测,从而有可能拦截。高超音速飞行器采用的乘波体滑翔,轨迹能在空中变化,即使探测到也难以预测下一步的轨迹,可绕过导弹防御系统。另外,这种飞行器有令他们令人难以置信的速度,压缩了做出反应的时间线,很难及时实施拦截。

    近来新型炸药的发展,又让这种新型飞行器大大提升了常规打击威力。高超音速飞行器如装载核武器到指定目标投掷,可以变成一种有极大速度而难以拦截的“核轰炸机”。因美俄中三国都有强大的核攻击和核反击报复力量,使用核武器会造成相互毁灭,因而发生军事冲突时通常还是会使用常规炸弹。自进入二十世纪以来的百年间,常规炸药在TNT的爆炸威力水准上没有多大提升,若按一架重型轰炸机的运载量投下十余吨重的常规炸弹也至多炸毁一座大楼,这种远程打击力不具备太大威胁性。进入新世纪以来,国际上化学工业水准以及纳米技术实现了新突破,导致炸药威力终于有了一个划时代突破。据报导,美国和中国“CL-20”新型炸药近年问世并已经可以实用,国内这项由北京理工大学牵头完成的新科技成果并在2016年初获国家科技进步特等奖,其爆炸力将高于以往炸药的十几倍至二十倍。它又非核武器而属于常规武器,可以在作战中自由使用,再有高超音速飞行器运载就可达到某种战略打击的效果。

    拥有世界上最强科技实力的美国,如今在高超音速飞行器发展中落后于中俄,是由于指导思想的原因而走了弯路。过去美军自恃有最强大的空中力量,认为短程弹道导弹已显得多余,美苏达成中导协议又禁止了中程导弹的发展(这已使中国现在跃居这一领域的最前列),因而在乘波体和飞行控制方面放松了发展。如今美国想突破的重点在超燃冲压,只有首先解决可靠的动力,高超音速才能达到。当年缺乏远见和自满,造成美国今天的困境,不过依靠其雄厚的科技潜力还是能追赶上来,估计十年后中国会与美国和俄罗斯在高超音速领域会形成并肩前进的局面。

    科学技术不是巫术,中国通过科研能够做得到的,假以时日美国也做得到。不过任何复杂的科技成果都需要相当的积累,在高超音速方面中国通过超前的努力,确实达到“厉害了”的水准。如果实事求是地讲,中国的军事科技水准在总体上还落后于美国,在许多领域甚至有一代的差距。如美国的核动力航空母舰在五十年前就已经服役,中国还在对此进行试验而未建成。不过在一些关键领域中国能掌握一些先进的“杀手锏”,也能以“一招鲜”形成有效的威慑力。

    将改变战略格局

    据美国兰德公司预测,中国和俄罗斯高超音速飞行此前遇到的技术难题已经解决,不过完全达到武器化还需要反复试验并完善其性能,大约在十年内可投入应用。中俄装备这种新型远程打击武器后,可以让全世界的导弹防御系统失效,如果不加以控制的话,可能会再次引发各国间的军备竞赛。

    在冷战期间的军备竞赛,主要是各强国发展可携带核武器的洲际弹道导弹和可从军舰和飞机上发射的巡航导弹。进入新世纪之后,这些战略武器在进行升级,而且升级的主要不是载荷而是运载系统,高超音速飞行器正是这一运载系统中的重要项目。

    现在美国担心的新军备竞赛,主要是指自己的全球独霸地位会受到挑战。从2006年起美军就制定了  “一小时打遍全球”的战略,其要求是依靠在世界上各地的航空和导弹基地,以现役的B-1、B-2轰炸机和“民兵”洲际导弹对标定的目标能在一小时内达成打击,别国还没有相应地反击能力。现在这一超强的优势遇到了高超音速飞行器的挑战,中国和俄罗斯有了这种速度远超战略轰炸机的利器,甚至有了比美国“一小时”更快的还击能力,而且其危险性又是具备在轨机动能力,可以在任何时间改变方向,直到最后一刻都无法预判它们的目标。这迫使美国也必须加速研制同类武器,同中俄在形成在此领域中的竞赛。

    自冷战结束后,美苏“两极并立”的世界战略格局变成“一超多强”,即美国是唯一的超级大国,而俄、中、英、法、印等有核国家属于第二档强国。近二十年来英、法在军事科技上依附美国而丧失了高科技项目的自主研制能力,印度又主要靠外购而没有多少自研基础,德、日战败国的地位未根本改变导致不能搞战略武器,倒是中国军事科技有了飞跃式发展,俄罗斯在重点项目上也有发展。如今在高超音速飞行器这种新武器领域内,只有中、俄、美三国有科研实力发展,下一步在某种意义上会形成  “三强”并立的形势,当然美国最强的地位还不会改变,至于英、法、印等国则会变成军事实力居世界第三档的国家。

    此次中国率先开发出高超音速飞行器,也说明了综合科研能力的大幅进步。飞行物要以超过超音速飞机几倍的速度飞行,最后还不像导弹那样自爆而安然降落,就必须克服三大领域的难题——材料科学、空气动力学与飞行控制、推进技术。论起材料科学,过去是中国的一个弱项,由于导弹将以这样高的速度飞行需要熔点很高的材料,使它们能吸收在较长时间里聚集的热量防止自身解体。国产发动机作为中国航空界的长期“心脏病”恰恰也是受材料工业的拖累,现在高超音速飞行器能率先成功,说明在材料工业上已经取得重大突破。

    如今国内对“厉害了,我的国”的宣传确有些文学性的渲染,因为中国排在世界第一的科技领域还不是很多,却毕竟有了一些,如量子通信、高铁、港口机械、民用无人机、数字安防等,此次高超音速飞行器又是一个例子,作为一个后发国家这确实是巨大的成就。另外在机械、新能源开发、战斗机、手机等领域中国已能同各强国并驾齐驱,在互联网和人工智能形成中美竞争的“双头格局”,由美国独占超强地位的主要就是芯片和操作系统这“一硬一软”两大产业。

    如今的中国以和平发展为中心,并不想同美国搞军备竞赛,搞少量“杀手锏”也是求得某种平衡而避免受欺负。国内发展国防技术,也一向注重军民两用,例如有的军事专家认为高超音速飞行器未来还可能用于民用包括工业运输。当然,民用运输必须考虑成本问题,使用这种凝聚高科技水准而价格高昂的飞行器代价极高,不大可能用于普通航空业,只会担负一些特殊的“洲际快递”业务。按其超过音速五六倍的飞航速度计算,从北京飞越太平洋到达美国也只需一个多小时。

    回想新中国刚成立时,只是一个以出口价值很低的农业产品换汇的农业国。改革开放之初的上世纪八十年代,中国的最大出口创汇产品还是石油,其次是出口煤炭和纺织品。当时没有几个人会想到,自2008年以后这十年间中国变成了世界上工业产值最大的国家,最多的出口物是工业制成品且占全球贸易量的三分之一以上。从这个意义上看,新中国成立后不懈奋斗的一个重大成果,就是把自己提升为全球最大的工业国,而且到了能在世界上做高科技竞争的层次。如今中国增强国防力量,同样也贯彻“科技强军”的原则,高超音速飞行器问世也是其中的一个标志。

——摘自《广角镜》2018.10.15



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