美海军积极寻求极高音速导弹用以摧毁敏感目标

BGM-109A的结构图

　　题注：BGM-109 “战斧”巡航导弹已经能很好地为服务海军了，它可以为美军作战舰艇提供给打击远距范围内陆上或海上目标的能力。为满足未来作战需要，海军正在寻求一种速度高达6马赫的导弹，用以摧毁对手时间敏感目标。

　　从作战舰艇上发射的BGM－109“战斧”式巡航导弹，可以打击远在700海里至1350海里内的陆上或海上目标。“战斧”式导弹是一种亚音速导弹，它能以每小时550英里的速度准确命中目标。

　　然而，除此之外，国防部研究人员正在调查某型导弹飞行速度可达6马赫或超过每小时4500英里的可行性和潜力。

　　“速度带给打击武器的是跟踪并打击时间敏感目标的能力。”超高音速飞行验证项目(HyFly)经理吉尔格拉夫说。

　　格拉夫是海军研究所办公室负责应用研究和武器技术的高级职员，他正在与美国国防部高级研究计划署一道，为海军生产这种能高速飞行的导弹。

　　“速度给你的是一种能够跟踪这些远程目标的能力。”格拉夫说 。“这就意味着你可以大大地减少即将处于的或已经处于危险之中的军队的数目。如果你能够足够地接近它，你就可以用炸弹或迫击炮或步枪打击时间敏感目标。但是，通常情况下，可能目标出现了，我们却并没有注意到它们，你将不得不安排多一点军队，来找到这个未知的目标”。

　　该超高音速飞行项目的目标就是要验证一项关键技术，即在海军能将此技术用于下一代超音速巡航导弹的环境下，将导弹加速到6马赫的技术。据国防部高级研究计划署称，超超高音速飞行项目旨在验证一种射程达六百海里、速度可达每秒4400英尺或每小时3000英里的火箭。

　　对于拥有6马赫飞行速度的导弹是不会打破任何速度记录的，格拉夫说。这儿有许多脱离地球重力场的速度存在，即使是空间再进入或弹道导弹再入大气层都能很轻松地达到20马赫以上的速度。

　　当前的挑战是建立一个飞行速度在6马赫而且保持和海军导弹一样小的东西。当美国航天局建成能够上月球或者更远地方的飞行器时，它使用携带燃料和氧化剂的运载火箭。喷气发动机替代了火箭推进器，将使巡航导弹变得更轻更紧凑。

　　“喷气发动机是直接从空气中获得氧化剂的，因此储存要求降低了，”格拉夫说。“然而，这也会让你要受到一定的限制，因为你必须安装管道系统来吸入空气。但就总体而言，如果你想要获得更远的射程，就标准尺寸的发动机而言，喷气发动机可以使你获得想要的射程，或者说你能得到想要的总冲程。”

　　格拉夫说，最快的引擎是那些靠火箭推动的引擎。当喷气发动机在很长一段时间内达不到那些速度的话，他们表现出维持这样速度的潜力，例如超高音速飞行计划中的6马赫目标。

　　冲压发动机和超音速冲压喷射发动机

　　政府已经验证了几种喷气发动机。这些喷气发动机主要分为冲压发动机和超音速冲压发动机。

　　“典型的冲压发动机在速度上是受限制的”格拉夫说。“目前，涡轮发动机的速度被限制在3马赫左右。”

　　当速度超过3马赫时，冲压发动机的效率会越来越低，接近5马赫的时候该技术已达极限，他补充说。冲压发动机是将空气进行压缩，并将燃油注入压缩空气中。

　　“然而，你在燃点所点燃的空气是以亚音速运动的。”格拉夫说。“虽然这样就能高效率地燃烧，释放出所有的能源，但也使之很难达到超音速空气流。”。

　　格拉夫估计，冲压发动机里气流的速度仅仅能达到1马赫的10%到20%左右。当发动机速度过大时，管道系统就会吸入空气的速度就会放慢。冲压发动机运行速度超过3马赫或3马赫时，管道系统的振动加剧，而且管道中空气也会因振动而升温。

　　格拉夫说，“当你想要将你的发动机拉升到你想要的速度时，冲压发动机的效率就会变得越来越低。因此，你就陷入了两难境地，一方面相要提高速度，一方面空气又拖曳着使速度降低。”

　　冲压发动机技术发展到极限时，超音速冲压喷射发动机技术开始出现。超音速冲压喷射发动机是一种超音速燃烧冲压发动机。目前，超音速冲压喷射发动机技术要求速度必须达到4马赫以上。在超音速冲压喷射发动机里，空气流的速度超过了音速。

　　美国宇航局已经首次成功试飞了安装有超音速冲压喷射发动机的X-43飞机。X－43飞机的首次飞行速度达到了7马赫，第二次飞行速度更是达到了10马赫。美国宇航局说，它的冲压发动机速度能够达到15马赫。

　　但是X-43技术并不适用于巡航导弹系统，对军方来说，该试验并非没有可借鉴之处，格拉夫说。X-43使用氢气和氧气，但这对于巡航导弹来讲，是相当困难的要求。

　　所以，格拉夫说，超音速飞行解决方案，就是把冲压发动机和超音速冲压喷射发动机最好的功能结合起来，以常规碳氢燃料来验证火箭飞行。