在國慶70周年閱兵中,無人機第一方隊的兩架“高空高速隱身無人偵察機”引人注目。但在方隊駛過時,人們只看到兩個不大的尾噴口,卻遍尋不見進氣口,這是玩的哪一出?

這架神秘而且詭異的無人偵察機據(jù)說正式名稱為無偵-8。在閱兵預演時,已經(jīng)在帆布遮蓋下出現(xiàn),不過當時機翼拆卸下來了,只有機體,難以判斷整體氣動布局。一時間,坊間各種推測都有,從最初的超燃沖壓高超音速遠程,到后來的渦噴動力的超音速中程,但真相還是使得所有人大掉眼鏡:這竟然是液體火箭動力。據(jù)推測,無偵-8用轟-6外掛,在高空釋放,然后在火箭動力下爬高、巡航,任務(wù)完成后滑翔返航,在常規(guī)跑道上自主降落。

無偵-8正式亮相前,很多媒體都認為它可能是采用類似D-21無人機的沖壓發(fā)動機動力

不算各種研究機,上一個進入主流裝備序列的火箭飛機是二戰(zhàn)末年德國的Me-163“彗星”戰(zhàn)斗機。這小東西快如流星,但只能維持7.5分鐘動力飛行時間,基本上升空后在機場附近撩一把就跑,打上一兩個回合就必須降落了。70多年后,中國為什么選擇這樣一條貌似死路的技術(shù)路線呢?

無偵-8采用不同尋常的大后掠角,差不多可看成升力體。背部有隆起的機脊,但腹部平坦,這是典型的高超音速滑翔體的氣動外形,以壓縮升力為主要升力機制,而不是傳統(tǒng)的機翼產(chǎn)生升力的機制。外傾的雙垂尾位于翼尖,后緣有常規(guī)的舵面,機翼后緣有常規(guī)的襟翼和副翼。起落架為前三點式。

真相令人大跌眼鏡,其動力居然是兩臺YF-50A常溫液體燃料發(fā)動機

人類上一種實用化的火箭飛機還是德國的ME.163呢

有說法這是用于大洋反航母作戰(zhàn)的,在衛(wèi)星引導下用于打擊前的精確定位,或者打擊后用于戰(zhàn)果核查,以便在必要時補射。

中國擁有東風-21D反艦彈道導彈已經(jīng)有些日子了,但大洋反航母不是光有厲害的殺手锏就可以的,首先要看到對手在哪里。高軌道衛(wèi)星適合海洋普查,但無法得到足夠的清晰度,以辨識和確認航母。在大洋上看到疑似航母的大船就先打了再說是不行的,從伴隨艦船推測也不可靠。低軌道衛(wèi)星能用于目標詳查,但受到重訪時間和目標上空留駐時間的限制,難以穩(wěn)定跟蹤和適時提供瞄準數(shù)據(jù)。美國的“鎖眼12”大約每天可重復飛過同一目標兩次。如果計入向地表軌跡兩側(cè)的斜視,實際上要多一點,但離實時跟蹤還是相距甚遠。在兩次掃過之間,航母有足夠的時間加速或者改變航向逃離,偏移距離大大超過星載傳感器的搜索范圍,下一次實際上需要重新捕獲。不斷改變軌道可以縮短重訪時間,但不僅可變的軌道有一定限制,星上燃料也消耗太大。衛(wèi)星群可以解決這個問題,但成本太高。

超地平線雷達沒有重訪時間的限制,但精度很低,而且受天氣影響很大,只能提供概略方位。

核潛艇可以長時間精確跟蹤,但首先有“貼上去”的問題,其次有長時間跟蹤時暴露蹤跡的問題,既給自己帶來危險,也影響任務(wù)的完成。

超長航時的無人偵察機也可以保持跟蹤,但飛行速度太低,適合在廣大海區(qū)巡邏,不宜用作應(yīng)召偵察?!叭蝥棥钡难埠剿俣戎挥?70公里/小時。以東風-21C的1500公里射程為例,趕赴目標區(qū)需要3小時,這段時間內(nèi)航母可機動超過150公里,很容易丟失目標。更大的問題是生存力,伊朗都能把“全球鷹”打下來,不能指望美國航母上的艦載戰(zhàn)斗機或者護航的“伯克”級驅(qū)逐艦望機興嘆。

該機身上體現(xiàn)了很多“短平快”的設(shè)計要素,作為與反艦彈道導彈作戰(zhàn)體系的一環(huán),有著獨特的價值

超高速偵察機則可在較短時間內(nèi)趕到目標區(qū)。M3的飛機可在30分鐘內(nèi)前出到約1500公里以外的目標區(qū),M4.5則只需要20分鐘。在這段時間內(nèi),航母的移動距離不超過10-15海里,完全在機載傳感器的搜索范圍之內(nèi)。更重要的是,高空高速本身就是生存力的重要保障。這似乎與60-70年代以來的大趨勢相反,但歷史是螺旋形前進的。

現(xiàn)代防空導彈的最高速度通常在M3~6。以美國“愛國者“防空導彈為例,PAC-1為M2.8,PAC-2/3為M4.1,海軍的SM6為M3.5。俄羅斯的S300系統(tǒng)導彈品種繁多,重型的5V55和48N6系列約M5.5-6.0,輕型的9M96系列約M2.8-3.0。這些防空導彈系統(tǒng)都號稱能攔截最高速度大大超過自身速度的彈道導彈,比如48N6E2號稱能攔截M8.5的目標,速度更慢、射程更近的9M96竟然號稱能攔截M14的目標,但這是有前提的。

簡單的彈道導彈在發(fā)射后,按照固定的彈道飛行,所以攔截一方只要能準確預測飛行軌跡和到達時機,就可以把攔截彈及時預置到導彈必經(jīng)之路的前方,剩下的就是引信及時引爆和戰(zhàn)斗部有效殺傷的問題了,動能擊殺則免除引信和戰(zhàn)斗部,靠碰直接撞實現(xiàn)毀傷。到現(xiàn)在為止,反導彈都是基于這樣的“埋地雷”模式,所以反導作戰(zhàn)的成功高度依賴早期預警和彈道預測。

目前所有的反導攔截技術(shù)的基礎(chǔ)都是敵方來襲彈頭在離開制導艙后,就成為重力的“奴隸”,按照一條既定軌道飛行

先進一點的彈道導彈在再入時有一點機動能力,但機動的范圍是有限的,在遠近方向上有一點余地,但在左右方向上很有限?!奥竦乩住蹦J揭廊淮篌w有效,只是“地雷”需要在最后階段進行相應(yīng)的機動,追上導彈。應(yīng)該注意的是,這主要還是看準來襲導彈的方向和速度后迎面攔截或者從側(cè)向追擊,就像足球后衛(wèi)攔截對方帶球突破的前鋒一樣,而不是尾追。

在“埋地雷”模式下,反導彈的速度固然越快越好,但未必一定要快于來襲導彈,只要來得及“埋地雷”,或者在有限機動的來襲彈頭前方及時機動占位,這就足夠了。但這對于攔截沒有固定彈道的飛機來說,這是不管用的。飛機的航跡可看作是任意的,而且隨時可變,早期預警和航跡信息的作用有限,無法做出有意義的航跡預測,追擊是難免的。這首先就需要足夠的速度差。

戰(zhàn)術(shù)飛機常見的最高速度不超過M2.0一級,只要還有外掛彈藥和足夠數(shù)量的機內(nèi)燃油,實際上遠遠達不到標稱的最高速度,所以以反飛機為主的PAC-1和9M96的M2.8-3.0夠用了,攔截高亞音速巡航導彈更是不在話下。但要攔截M3的飛機就難了。

防空導彈在發(fā)射后,馬上爬升、加速,速度很快達到最高,但不可能在剩下的全程保持最高速度,極限爬升和劇烈機動導致的速度損失更大,所以號稱M6的防空導彈在升空后沒多久就達不到M6了。M5-6的飛機靠路徑規(guī)劃、機動規(guī)避和電子對抗有不小的概率可以甩掉速度差不足的導彈。艦載戰(zhàn)斗機的典型空空導彈的速度不超過M4一級,更難追上。

導彈的機動也是問題。大氣層外的機動靠工作時間有限的反推力火箭,在稠厚大氣層內(nèi)則是靠氣動控制,但在空氣稀薄的亞軌道高度,反推力難以長時間連續(xù)工作,氣動控制也不大有效。典型大氣層內(nèi)的防空導彈受氣動控制能力的限制,作戰(zhàn)高度不超過25000到30000米,PAC-2只有20000米/12000米,為反導優(yōu)化的PAC-2提高到20000米。另一方面,以外大氣層反導為主的THAAD的作戰(zhàn)高度下限為40000米,上限倒是有100000米,這是因為THAAD導彈以反推力控制為主,大氣層內(nèi)的氣動控制能力很有限。30000-40000米是防空導彈的空擋,而且由于導彈飛控的機制是在可預見的將來難以填補的空擋。

即使是最新的THAAD和愛國者3MSE導彈,對30000-40000米高度的飛機目標也只有極其有限的攔截能力

無偵-8的另一個護身符是隱身。無偵-8的具體尺寸和重量數(shù)據(jù)現(xiàn)在還是保密的,目測可能與洛克希德D-21相當,大大小于常見的戰(zhàn)斗機、轟炸機。假定重量也相仿,那就是5噸級。尺寸較小天然有助于降低雷達特征,平坦的機腹更是有利于將入射的雷達波散射到其他方向,B-2平坦的機腹也是這個道理。無偵-8也肯定涂敷了中國最高水平的隱身涂料。

隱身對小尺寸的厘米波或者毫米波雷達導引頭特別有效,遠距離上看不見,但還沒有等到近距離燒穿就已經(jīng)錯失攔截戰(zhàn)機了。大氣層外反導常用的紅外引導頭在大氣層內(nèi)有自身氣動加熱的問題,也難以有效捕獲目標。在反“常規(guī)”隱身飛機作戰(zhàn)中,戰(zhàn)斗機還可以在長波雷達的引導下抵近查明、精確鎖定,但無偵-8速度太快,連這都不可能。

如果M6飛機在4萬米高空直線飛行,地面航跡與防空導彈發(fā)射架的最近距離也為40公里的話,此時斜距56公里。在最極端的情況下,飛機必須在非常料敵從寬的近80公里的斜距上發(fā)現(xiàn),然后要指揮、通信、發(fā)射準備、導彈升空的時間統(tǒng)統(tǒng)忽略不計,導彈可瞬時加速到M6并全程保持,才有可能在飛機通過最近點時攔截成功。這是幾乎不可能的高難度了。但飛機開始機動規(guī)避,或者已經(jīng)通過最近點,就再也追不上了。即使導彈速度增加到M8甚至M10,考慮到實際的指揮、發(fā)射滯后和導彈升空、加速時間,以及實際能保持的最高速度和延續(xù)時間,可靠攔截也是巨大的難度。但56公里斜距對于現(xiàn)代偵察技術(shù)來說是“頂?shù)奖亲蛹馍稀钡木嚯x了,足夠看清航母上違規(guī)躲在逃生坑里抽煙的黃馬甲了。

假定雷達在45度側(cè)前方鎖定并開始導彈發(fā)射準備,從這里到正側(cè)方的航跡是飛機的危險區(qū),過了正側(cè)方,飛機就大體進入安全區(qū)了。與常規(guī)的防空導彈有效攔截區(qū)相比,這把危險區(qū)壓縮了一半??紤]到防空導彈的速度顯著高于傳統(tǒng)飛機,即使飛機進入目標側(cè)后方45度以外,依然有被追擊的導彈擊中的危險,實際危險區(qū)的壓縮還不止一半。這正是無偵-8生存力的大不同之所在。

無偵-8除了高空高速,還具備隱身特性,機上的探測設(shè)備主要是高精度光學系統(tǒng)

通過對基于實時態(tài)勢的路徑規(guī)劃,無偵-8有可能隱蔽接近,在對方艦載戰(zhàn)斗機和艦載防空導彈完成攔截準備之前就掠過目標區(qū),完成偵察任務(wù);也可能在對方勉強發(fā)射導彈后依靠速度、機動性和電子對抗甩脫攔截。在理想情況下,甚至可以靠高空高速反復硬闖目標區(qū),獲得更精確和及時的目標數(shù)據(jù)。這當然增加了生存風險,但這是無人偵察機,在必要的情況下是可以犧牲的。

值得指出的是,無偵-8不僅可以用于大洋偵察,也可以執(zhí)行“由海到陸”的偵察,或者穿越島嶼的穿梭偵察。比如從臺島東側(cè)釋放,穿越臺島偵察,回到大陸降落;在上海外?;蛘邚V東外海釋放,貫穿臺島,然后轉(zhuǎn)彎飛回大陸降落;或者在沖繩甚至日本本島以東的太平洋釋放,穿越飛行,回到中國降落。到印度看看泰姬陵或者卡久拉霍性廟也無壓力。

無偵-8與殲-20等戰(zhàn)術(shù)飛機在廣義上的配合使用總是可以的,但緊密配合很難,兩者的任務(wù)包線太不相同,很難協(xié)調(diào)。無偵-8改作自殺飛機也不很現(xiàn)實,不僅有成本問題,還有難以容納重型戰(zhàn)斗部的問題。中國有高超音速導彈,還是讓導彈干導彈的活、無人機干無人機的活更加合理。

問題是要有足夠的航程和足夠的速度、高度。

據(jù)推測:無偵-8由轟-6在高空投放后,用火箭動力爬高,然后進入高空巡航?,F(xiàn)在還不知道爬高段是否有額外的火箭助推,也不知道巡航段是否全程動力飛行,巡航高度和速度更是沒有任何公開消息。合理的推測是約4萬米巡航高度。這個高度空氣稀薄,飛行阻力較低,也是防空導彈和反導彈之間的空擋高度。

考慮到采用液體火箭發(fā)動機,巡航速度可達M5-6一級,降低到M3一級就沒有必要用火箭發(fā)動機了,用火箭助推后轉(zhuǎn)入亞燃沖壓就可以,這是中遠程防空導彈、空空導彈和反艦導彈上已經(jīng)常用的技術(shù)。不斷有傳說M4的亞燃沖壓即將實用,但這已經(jīng)接近亞燃沖壓的理論極限,進氣減速、噴氣加速帶來的阻力不可接受,使得M4一級的亞燃沖壓很難實用化。超燃沖壓則技術(shù)上尚不成熟。

據(jù)公開論文,無偵-8的火箭發(fā)動機工作時間可達35分鐘,足以支持它加速到較高的馬赫數(shù),而且因為采用的是可變推力液體火箭,該機可以利用間斷啟動發(fā)動機來管理自身能量,不至于出現(xiàn)轉(zhuǎn)個彎掉了速度就沒辦法補回來的情況

無偵-8的速度也可以從機翼后掠角反推。馬赫角等于馬赫數(shù)倒數(shù)的反正弦,所以M2時的理想后掠角為60度,M3時約70度,M4時約75度,M5時約78度,M6時約80度,以此類推。另一方面,后掠角越大,起飛、著陸和低速飛行的性能越差,甚至可能除了能飛高速,綜合性能一無是處。早期超音速飛機為了盡可能減阻,確實經(jīng)常以馬赫角來決定機翼后掠,如幻影III的后掠角就是60度。米格-21為57度。發(fā)動機推力增加后,有條件以阻力換機動、使得綜合性能更加平衡,所以現(xiàn)代超音速戰(zhàn)斗機的后掠角大多小于理想后掠角,如F-16只有約40度,F(xiàn)-22約42度。

另一方面,后掠角大于馬赫角則不合理,既沒有額外的減阻作用,也使得起落、低速性能很糟糕。

粗略目測的結(jié)果,無偵-8的后掠角約70度。換句話說,巡航速度不大可能低于M3一級。無偵-8沒有F-22那樣的機動性要求,但還是有空中釋放、加速爬升階段和滑翔返航、自主著陸階段,還是需要一定的中低空、中低速性能的,因此后掠角會小于馬赫角,巡航速度很可能在M5-6一級。

液體火箭發(fā)動機連續(xù)使用的燃料消耗量太大。液體火箭的好處就是相對容易反復啟動、間隙使用,可以在動力飛行和滑翔之間交替,達到較長的航程。這更要求機翼設(shè)計兼顧減阻和升阻比。用轟炸機在遠方空投發(fā)射可以彌補航程不足的問題。在極端情況下,返航可以考慮海上回收,不一定要回到基地。轟炸機是高亞音速的,起飛準備和空中發(fā)射都需要時間,限制了本來高超音速的無人偵察機的有用性。這些都不盡理想,但是沒有辦法的事情。

重要的是,無偵-8不僅在現(xiàn)在就補上了大洋偵察和戰(zhàn)略偵察的一個缺門,還對積累高超音速飛行的實際經(jīng)驗有巨大作用。高超音速飛行不僅有超燃沖壓的難題,飛行器熱防護、飛控和基本的空氣熱動力學都有很多問題。壓縮升力不同于機翼升力,更像沖浪,通過前進時對流體的沖壓產(chǎn)生升力,這也使得飛控有別于常規(guī)。比如說,船只是用舵轉(zhuǎn)向的,沖浪則是靠搖擺身體轉(zhuǎn)向的。對于依靠壓縮升力的高超音速飛機來說,光“搖擺”身體還不夠,還需要解決在“搖擺”中的升沉問題。實驗室和技術(shù)驗證機解決技術(shù)原理問題,只有大量實踐才導致成熟的工程化產(chǎn)品。高超音速飛機在戰(zhàn)術(shù)使用上也是全新領(lǐng)域,再多的理論和演習都比不上大量的實用經(jīng)驗。無偵-8為除了超燃沖壓之外的大多數(shù)高超音速關(guān)健技術(shù)問題探路,從設(shè)計、制造、使用、維護都走通了一遍,達到實用化,使得中國扎扎實實地在世界上領(lǐng)了先。

無偵-8只是起點,超燃沖壓的“無偵-8之子”才是星辰大海?;鸺l(fā)動機靠把高溫高壓燃燒物高速拋射出去來形成推力,燃料消耗與推力大小和工作時間直接相關(guān),而且還要自帶氧化劑。吸氣式發(fā)動機則通過燃燒加熱環(huán)境空氣,形成高溫高壓燃氣,高速拋射出去以形成推力,而且不需要自帶氧化劑。前者好比憋著一口氣游泳,后者則是邊游邊換氣,效率和耐力要高多了。

當然如果未來超燃沖壓發(fā)動機成熟,那么采用吸氣式的“無偵-8”后續(xù)型或許更有價值,圖為美國B-52轟炸機攜帶的D-21無人機

中國在超燃沖壓方面也是世界領(lǐng)先,已經(jīng)有一系列超燃沖壓和組合循環(huán)發(fā)動機在研發(fā)甚至試驗中。一旦技術(shù)成熟,無偵-8或其發(fā)展型就是天然的基礎(chǔ)。事實上,在萊特兄弟之前,奧托·李連達爾已經(jīng)通過大量的滑翔機研究和試驗摸出了氣動設(shè)計和飛控的基本原理,萊特兄弟只是首創(chuàng)有動力的受控飛行。在某種意義上,無偵-8就是高超音速時代的李連達爾滑翔機。

都說天下武功唯快不破,但無偵-8也會有克星的。采用乘波體技術(shù)的防空導彈可以達到甚至超過無偵-8的速度和機動性,激光、粒子束武器更是受不受速度和機動性的影響,但這些技術(shù)都各有各的問題,離實戰(zhàn)化還差十萬八千里。在可預見的將來,無偵-8還真差不多是無敵的。

東風-17理所當然地引起人們的極大關(guān)注,這是當前最先進的導彈技術(shù),但這還是相對初級的高超音速滑翔體。無偵-8則是世界上第一種實用化的高超音速動力巡航體,在技術(shù)成就上比東風-17還要高一個層次。無偵-8并不完美,但這是前進路上的關(guān)鍵一步,中國正在緊鑼密鼓地走第二步、第三步。

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