助推系统对于高超声速武器至关重要
2015-01-17
美国陆军先进高超声速武器在今年8月的发射试验中失败,对此,美国《航空航天周刊》资深编辑格拉汉姆·瓦里克2014年10月6日在该刊上发表评论,认为,高超声速武器的研发不应忘记助推器的重要性。
文章写道,高超声速飞行器的问题首先就是要达到非常高的速度。大量的以高于马赫数5速度飞行的尝试之所以失败,很多原因并不在于投入试验的飞行器和推进技术本身,而是在于要达到那样高的速度所必须的火箭助推器。那些由火箭助推器导致的失败妨碍了对于复杂的高超声速现象的认识,也阻碍了高超声速飞行器的开发。
最近发生事故的高超声速飞行器试验是美国陆军的先进高超声速武器(AHW)项目在阿拉斯加的科迪亚克综合发射场进行的第2次试验,运载火箭在发射升空后几秒钟就被控制摧毁,提前结束了试验。试验失败的原因被怀疑是助推器的稳定翼出现了故障。
当美国开发高速打击武器的时候,所面临的挑战不仅包括完善高超声速飞行器,而且还包括完善战术助推器。2001年6月,美国国家航空航天局由超声速冲压喷气发动机推动的X-43A进行第1次试飞的时候,X-43A高超声速飞行器从B-52载机上发射之后几秒钟,一个升降副翼出现故障,接着“飞马座”火箭助推器失去控制,试验失败。X-43A在其后于2004年进行的2次试验都取得了成功,速度达到了马赫数9.6。
美国和澳大利亚联合进行的高超声速飞行研究试验(HiFire)计划开始的2次试验都取得成功,但是在2012年进行的第3次飞行试验却失败了,原因是探空火箭助推器的第2级没有点火。2013年9月,澳大利亚进行的另外一次超燃冲压发动机试验也因为探空火箭助推器的故障而失败了。其后,HiFire计划又在2012进行了2次成功的试验,还计划在2015年和2016年再进行5次试验,其中有3次会使用导致试验失败的那种巴西S-30第一级火箭。而作为发射服务提供商的德国航空航天局正在解决相关问题。
美国国防高级研究计划局(Darpa)的HTV-2高超声速滑翔飞行器分别在2010 年和2011年进行了2次飞行试验,都失败了,飞行时间很短。两次试验都使用“牛头怪IV”型火箭,从加利福尼亚范登堡空军基地发射,HTV-2高超声速滑翔飞行器都在急剧上升的过程中不知去向。
美国陆军的无动力助推滑翔飞行器AHW在2011年11月进行的第1次飞行试验倒是成功了,飞行器的速度超过了马赫数5,飞行了4000千米,从夏威夷的考艾岛试验场飞到了在马歇尔群岛中夸贾林岛上的里根试验场。AHW的第2次飞行试验原本打算飞行5600千米,从阿拉斯加的科迪亚克飞到夸贾林岛上的试验场,但是试验失败了。
滑翔飞行器与其助推器都是桑迪亚国家实验室开发的,运载火箭使用“北极星”潜射弹道导弹作为第1级和第2级,1台Orbus 1发动机作为第3级。在第1次飞行中,运载火箭推动AHW到几十万英尺的高度,而后释放滑翔飞行器,滑翔飞行器先下降然后稍微升高进入滑翔。推动AHW的助推器经过了改装,增加8个网格翼,改进其低空飞行时的稳定性。其中,有4个网格翼在离开发射塔之后就展开,另外4个则在第1级熄灭60秒钟之后展开。第2次发射失败的原因可能是发射升空后网格翼的展开出现了故障。
美国空军研究实验室的X-51A高超声速验证机在2010~ 2013年间进行了4次飞行试验,高超声速验证机从B-52飞机投射之后,由1个经过改装的陆军战术导弹助推器加速到超声速冲压喷气发动机启动速度。整个组合系统按照计划工作,只有1次飞行失败了,因为巡航飞行器与助推器分离之前,1个机上的控制翼面未能锁住,致使分离后的巡航飞行器失控。美国空军研究实验室原来计划利用X-51的技术开发一种高速打击武器,但是美国国防部却将项目转交国防高级研究计划局(DARPA)领导。DARPA已经启动了2项并行的计划,验证无动力助推滑翔飞行器和由超燃冲压发动机推动的空射高超声速飞行武器。美国正在实施多项战术助推滑翔武器和高超声动力飞行武器概念计划,并且选定了波音公司、洛克希德·马丁公司和雷声公司实施,表明美国正关注实际武器而不是实验性装置的开发。但有人士认为,将颇有成效的X-51团队拆散会给开发带来不利影响,X-51团队曾经验证了助推器和飞行器,应该会继续取得成功,因此不应该再走回头路。(李洪兴)endprint