高超声速武器让战争进入“读秒”时代

制图：陈 尧

孙子兵法《九地》篇中写道：“兵之情主速”。不管是在冷兵器时代还是热兵器时代，速度往往成为衡量武器装备优劣的重要指标。从弓箭、火铳到机枪、导弹，武器装备的速度提升不断推动战争形态的改变。高超声速武器的出现，将是人类追求武器装备速度的又一次突破。

“天下武功，唯快不破”。古代剑客崇尚出招迅速快捷，以达到出其不意、攻其不备的效果。高超声速武器集超声速、高毁伤、高突防能力等诸多优点于一身，它的出现势必改变未来战争形态，使航天飞行、武器投送、情报侦察等战争活动可以跨越巨大时空，进而大大压缩战争进程。

“快枪手”如何更快

高超声速技术是21世纪航空航天技术发展的制高点，是美国“第三次抵消战略”的引领技术之一。高超声速武器（通常包括飞机和导弹）是利用高超声速技术，飞行速度超过5马赫，通常在临近空间飞行的新型飞行器。

高超声速武器要跨越亚音速、音速和超音速三个飞行阶段，突破大气层到达空气稀薄的临近空间进行飞行。为实现高超声速飞行，必须满足两个条件：首先飞行器飞行速度要超过5马赫，其次是要实现高超声速巡航。

自人类成功突破声速以来，70余年间科学家成功解决了4马赫以下的气动超声速飞行技术。但当航速大于5马赫后，飞行器的实际气动特性颠覆了人类的传统气动飞行理论，呈现出全新的特性。特别是6-14马赫可控高超声速飞行，是公认的理论难题。

为了让“快枪手”更快，技术上至少需要解决三大难题。首先要突破超燃冲压发动机这一技术难题。超燃冲压发动机全称超声速燃烧冲压发动机，它没有转动部件，构造简单、重量轻、推重比大，更适合高空高速飞行，被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”。超燃冲压发动机的一个技术困难就是飞行器必须达到一定速度才能启动。因此，对于高超声速武器而言，如何实现助推火箭与超燃冲压发动机的最佳结合便成为一大关键。

除了动力问题需要解决外，高超声速武器还需解决气动布局和“气动热”两大难题。在高超声速飞行时，传统的空气动力理论受到挑战，飞行器的升力主要来自高超声速飞行时前缘附体激波压力差，这一全新的飞行设计理论还需要大量的飞行试验来验证。另外，高超声速飞行产生的强烈激波干扰会使飞行器附近气体分解和电离，气动加热会使飞行器表面产生极高的温度。当航速达到6马赫以上时，飞行器表面温度将达到500至1000摄氏度，这就需要长寿命、耐高温、抗腐蚀、高强度的新型材料技术应用于高超声速武器之中。