美国高超音速武器试验简史

美国高超音速武器试验简史

7 月中旬,美国成功进行了三次高超音速导弹试验,这些导弹的设计速度至少是音速的五倍。7 月 13 日,国防高级研究计划局宣布在新墨西哥州白沙导弹靶场成功试射了“作战火力”(OpFires)导弹。同样在 7 月 13 日,美国空军宣布成功试射了空射快速反应武器(ARRW)的助推器,试射地点在加州海岸附近。7 月 18 日,雷神公司宣布其为空军成功试射了高超音速吸气式武器概念(HAWC)高超音速导弹。

虽然第一批达到 5 马赫速度的人造物体是在 20 世纪 40 年代发射的,但近年来,以这种速度飞行的导弹数量确实有所增加。另一个新情况是,虽然过去高超音速是其他武器的一个特点,但如今美国、中国和俄罗斯等国家正在专门开发以这种速度飞行的武器。“高超音速”已成为发展速度极快、机动性极强的武器的分类术语。

为了说明我们是如何实现这一高超音速技术的,下面是军事高超音速里程碑的时间表,从弹道火箭开始。

1944 年:高超音速下降

德国 V-2 火箭在上升时速度达到 4.3 马赫,然后在下降时达到超音速,在击中英国目标时速度超过 5 马赫。V-2 是第一枚远程弹道导弹。它的射程约为 200 英里,携带一吨重的弹头。它是使用集中营劳工建造的,至少有 10,000 名集中营人员在建造过程中丧生。它由沃纳·冯·布劳恩设计,战后他继续从事为美国陆军设计弹道导弹和为 NASA 设计火箭的长期职业生涯。

1949 年:高超音速飞行

名为 Bumper 5 的火箭发射是白沙发射场进行的一系列测试中的第五次。Bumper 系列测试了一种两级火箭,这种火箭由一枚火箭叠放在另一枚火箭上构成。Bumper 测试中放在最上面的火箭是探空火箭,也就是用于将仪器运往高层大气收集数据的小型火箭。Bumper 使用的 V-2 火箭作为基座和助推器,作为第一级,使探空火箭的速度达到 6.7 马赫,高度达到 250 英里。

1959年:高超音速武器部署

阿特拉斯是美国部署的第一种洲际弹道导弹。它的服役时间很短,导弹于 1965 年退役。阿特拉斯为许多弹道高超音速武器树立了模板。阿特拉斯的射程在 6,400 至 9,000 英里之间,可以飞入太空,然后继续沿弹道返回地球,速度达到 21 马赫。

开发阿特拉斯导弹意味着要设计特殊的隔热罩,以确保导弹及其热核载荷完好无损地到达目标,因为如此高的速度在空气中飞行时产生的摩擦和热量可能会损坏武器并使其失效。如今,美国仍在部署民兵 III 型洲际弹道导弹,它们与阿特拉斯导弹一样是高超音速导弹,但由于它们以可探测的弹道弧飞行,因此它们并不是政策制定者或军事规划者所说的“高超音速武器”。

1980 年:高超音速滑翔机动

20 世纪 60 年代和 70 年代的超音速研究主要集中在载人飞行器上,从 X-15 火箭飞机到计划中但从未完工的 Dyna-Soar 太空飞机。载人飞行器研究促成了“升力体”飞行器的发展,最著名的是航天飞机,这种飞机的机身会在超音速时产生升力(当它滑回地球时),就像机翼在亚音速时的工作方式一样。

在武器开发方面,最大的高超音速项目之一就是基于这项“升力体”研究,并创造了机动再入飞行器 (MaRV)。空军于 1980 年测试了先进 MaRV,并展示了携带弹头的再入飞行器在高速下改变飞行模式的能力,使其能够击中弹道初始弧线以外的目标。这种机动性对现代高超音速领域至关重要。先进 MaRV 安装在潘兴 II 导弹上,后来这些导弹根据 1987 年美国和苏联之间的军备控制条约退役。

1998年:联合高超音速冲压发动机试验

Kholod 是一种实验性设计,源自苏联,最终由美国和俄罗斯联邦在一项共同研究项目中进行了测试。超燃冲压发动机以超音速吸入空气,然后将其与燃料混合,点燃燃料,并将喷射的燃料从后喷嘴喷出。要达到超音速,Kholod 需要搭载在防空导弹的尖端。在 1998 年俄罗斯与 NASA 共同进行的测试中,Kholod 达到了 6.5 马赫的速度。

2010 年:X-51 WaveRider 开创了现代高超音速飞行器

基于先前对超燃冲压发动机的了解,美国空军在 2010 年至 2013 年期间测试了波音制造的 X-51 Waverider。在这些测试中,WaveRider 被安装在一枚由 B-52 轰炸机发射的巡航导弹上。导弹作为第一级,WaveRider 从那里加速到至少 5 马赫。

2011年:速度太快,脸皮太厚

2011 年 10 月,DARPA 的猎鹰高超音速测试飞行器 2 号在飞行 9 分钟后与其失去联系。2012 年 4 月发布的一份报告得出结论,以 20 马赫的速度飞行会磨损其保护外涂层,从而损害飞行器在飞行中自我校正的能力。

2014年:先进高超音速失败

2014 年,在阿拉斯加科迪亚克岛发射场进行的一次试验中,美国陆军的先进高超音速武器失败。后来的调查显示,问题出在运载火箭上,而不是高超音速武器本身。

2021 年 9 月:HAWC

2021 年 9 月,DARPA 首次测试了雷神公司制造的高超音速吸气式武器概念版本,该版本的速度达到或超过 5 马赫。随后在 2022 年 3 月,DARPA 测试了洛克希德·马丁公司和 Aerojet Rocketdyne 公司制造的高超音速吸气式武器版本。2022 年 7 月,雷神公司第二次成功试飞了其高超音速吸气式武器版本。

2021 年 10 月:滑翔车

2021 年 10 月,中国展示了一个部分发射进入轨道并以高超音速坠落的物体。它很可能是一种被称为“部分轨道轰炸系统”的滑翔飞行器,这种弹道可以穿越全球,而无需传统弹道导弹的高弧度和急剧下降。

2022 年 5 月:ARRW

在加州海岸外的一次测试中,空军发射了一枚空射快速反应武器。这次测试满足了成功飞行的最低要求:成功分离、发动机启动、速度达到 5 马赫,这些都是 ARRW 之前测试未能实现的壮举。2022 年 7 月,ARRW 再次达到预期目标。

2022 年 7 月:OpFires

在白沙基地的测试中,DARPA 使用陆军火炮控制系统成功地从海军陆战队的后勤卡车上部署并发射了一枚“作战火力”导弹。该项目的目的是开发一种可以从标准卡车上发射的高超音速武器,以飞机无法安全到达的速度和射程击中目标。

请观看下面的 OpFires 视频:

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