作者：戎評
來源公眾號：戎評（ID：rongping898）
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隸屬于美國政府機構(gòu)的國家安全局，對中國西北工業(yè)大學發(fā)動網(wǎng)絡(luò)攻擊的惡性事件震驚全球，雖然目前為止尚不清楚美國的陰謀是什么，但大家都不約而同地想起了兩個月前發(fā)生的事情。

據(jù)西北工業(yè)大學官微報道，2022年7月4日，西北工業(yè)大學航天學院空天組合動力團隊牽頭研制的飛天一號火箭沖壓組合動力成功發(fā)射，在國際上首次驗證了煤油燃料火箭沖壓組合循環(huán)發(fā)動機火箭/亞燃、亞燃、超燃、火箭/超燃的多模態(tài)平穩(wěn)過渡和寬域綜合能力，突破了熱力喉道調(diào)節(jié)、超寬包線高效燃燒組織等關(guān)鍵技術(shù)，飛行試驗圓滿成功。

劃重點：火箭沖壓組合循環(huán)發(fā)動機！這屬于超燃沖壓發(fā)動機三大技術(shù)路線中的一種，即RBCC火箭+超燃沖壓，其他兩種分別是渦輪+火箭+超燃沖壓的TRRE和渦輪+超燃沖壓的TBBC。

西北工業(yè)大學的飛天一號

超燃沖壓發(fā)動機的應(yīng)用層面很廣，但在這方面有深入研究的國家，目前都主要用作新式高超音速武器的研發(fā)。

按照飛行動力的不同，高超音速武器被分為兩大類，一類是以火箭發(fā)動機為驅(qū)動核心的高超音速滑翔導(dǎo)彈HGV，另一類是以超燃沖壓發(fā)動機為驅(qū)動核心的高超音速巡航導(dǎo)彈HCM。

當然，兩者所賦予的戰(zhàn)略意義是完全不同的。如果說HGV是有概率讓美國歷經(jīng)半個多世紀花費數(shù)萬億美元打造的全球反導(dǎo)體系淪為新時代的馬奇諾防線的話，那么HCM則使這種可能變成了百分之百的現(xiàn)實！

冷戰(zhàn)中后期，面對蘇聯(lián)強悍如斯的洲際彈道導(dǎo)彈群，美國航空航天系統(tǒng)犯了與法國相同的錯誤，當年法國試圖通過在法德邊境上構(gòu)筑號稱人類史防御力爆表的馬奇諾防線一勞永逸的解決德國陸基的威脅，而美國也試圖通過在海陸空天構(gòu)筑一道多梯度的反導(dǎo)防御網(wǎng)一勞永逸解決蘇聯(lián)導(dǎo)彈的威脅。

但事實證明，從來沒有什么堅不可摧的盾。

德軍可以走阿登高地繞過馬奇諾防線奇襲法國，中俄同樣可以研發(fā)新的導(dǎo)彈技術(shù)繞過反導(dǎo)版的馬奇諾防線奇襲美國。而高超音速導(dǎo)彈，就是繞過反導(dǎo)版馬奇諾防線的新技術(shù)。

美國當前的反導(dǎo)系統(tǒng)是建立在反彈道導(dǎo)彈的基礎(chǔ)之上的，反彈道導(dǎo)彈的防空系統(tǒng)根據(jù)彈道導(dǎo)彈的飛行區(qū)域分為三個階段：導(dǎo)彈在敵國本土剛起飛時的助推反導(dǎo)，彈頭飛離大氣層外的中段反導(dǎo)，以及彈頭再入大氣層后到落地爆炸前的末端反導(dǎo)。

理論上，助推反導(dǎo)是最容易實現(xiàn)和損失率最小的階段：一是因為導(dǎo)彈從本土剛起飛時火箭發(fā)動機處于全速運轉(zhuǎn)的階段，這時發(fā)動機尾焰在高溫燃燒下產(chǎn)生的紅外特征異常明顯，飄在太空的戰(zhàn)略預(yù)警衛(wèi)星瞥一眼就能發(fā)現(xiàn)，十分有利于發(fā)現(xiàn)和追蹤；二是因為在助推階段，導(dǎo)彈仍位于大氣層內(nèi)飛行，強大的摩擦力和上升阻力使導(dǎo)彈的速度要遠低于在大氣層外的速度，攔截成功的概率極高；三是因為助推反導(dǎo)是在敵國上空進行的，導(dǎo)彈碎片和放射性物質(zhì)多半就地墜落，對目標國幾乎沒有影響。

但反彈道導(dǎo)彈的導(dǎo)彈射程和速度遠比不上彈道導(dǎo)彈，這也就意味著要想實現(xiàn)助推階段的反導(dǎo)，必須把反導(dǎo)陣地懟在敵國的家門口！

前幾年美國在韓國部署薩德反導(dǎo)系統(tǒng)，正是想在助推段就把中國和俄羅斯的導(dǎo)彈打下來，既廢掉了兩國一大半的戰(zhàn)略打擊能力，又不用承擔墜落物在本國的風險，不過由于中俄強硬的反制措施，真正在韓國落地的薩德系統(tǒng)比較有限，無法形成制約力。

在大氣層外攔截的中段反導(dǎo)和在本國上空攔截的末端反導(dǎo)，雖然沒有助推反導(dǎo)那么理想，尤其是末端反導(dǎo)還存在著墜落物和放射性物質(zhì)對本國造成巨大破壞的風險。

但一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的彈道導(dǎo)彈在離開大氣層后，火箭和彈頭就會自動分離，此時彈頭是沒有任何動力源的，只能按照固定的拋物線飛行，而當代先進的計算機完全能在極短的時間內(nèi)精準分析出彈頭的飛行軌跡和目標，然后從容地組織攔截。

另一方面，彈道導(dǎo)彈的運動高度極高，無法充分利用地球曲率的有利因素降低曝光率，所以當天基的戰(zhàn)略預(yù)警衛(wèi)星無法追蹤到彈頭的紅外信號后，部署在海面和地面的雷達能立馬接棒追蹤，減少偵察空白期，基本做到全程發(fā)現(xiàn)全程跟蹤。

需要特別強調(diào)的是，盡管這些年主流彈道導(dǎo)彈大國已經(jīng)研發(fā)出能夠末端激動變軌的彈頭，但由于其軌跡在中段就被固定和發(fā)現(xiàn)了，末端變軌的范圍十分有限，因此仍然可有效攔截。

八十年代美國公布的彈道導(dǎo)彈末端變軌技術(shù)，圖上能明顯看出，即便可以變軌，范圍也很小

也就是說，當代的反導(dǎo)體系，是建立在天基戰(zhàn)略預(yù)警衛(wèi)星與海基陸基雷達對彈頭紅外特征的全程追蹤和彈道固定的基礎(chǔ)上，而高超音速滑翔導(dǎo)彈的技術(shù)路線把這幾個關(guān)鍵點全都推翻了。

下圖是幾種導(dǎo)彈的彈道軌跡。

淺藍色為傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈的彈道，紫色為機動再入載具的彈道，黃色為在軌轟炸系統(tǒng)的彈道，紅色為高超音速滑翔導(dǎo)彈的彈道，綠色為高超音速巡航導(dǎo)彈的彈道，這里我們重點先講HGV高超音速滑翔導(dǎo)彈的彈道。

首先，HGV的動力來源是火箭發(fā)動機，發(fā)射時尾焰產(chǎn)生的紅外特征自然能被天基戰(zhàn)略預(yù)警衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)，重點在于，HGV并沒有飛到傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈的中段就與火箭分離了，此時彈頭自身與空氣摩擦產(chǎn)生的紅外特征，要大大低于火箭發(fā)動機的尾焰，戰(zhàn)略導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星難以繼續(xù)偵察。

那部署在地面和海面的雷達呢？

發(fā)現(xiàn)是能夠發(fā)現(xiàn)，但高超音速滑翔導(dǎo)彈的飛行高度在40~100km之間，相對彈道導(dǎo)彈更加貼近地面，這就要考慮到地球曲率的影響了。眾所周知，地球是個球狀體，其表面呈弧形并非筆直的直線，但雷達發(fā)射出去的電磁波呈直線傳播，所以，當波段越過直線進入弧線范圍后就探測不到了，只有等到目標進入直線的直視視角才能探測。

HGV在太空視角上幾乎是貼近地球表面飛行的，

HGV以遠低于彈道導(dǎo)彈的高度飛行，充分利用了地球曲率的有利因素，大大縮短了敵方的偵察窗口。戰(zhàn)略反導(dǎo)時間和技術(shù)同等重要，在相同的技術(shù)條件下發(fā)現(xiàn)的時間越晚，攔截失敗的概率越高。

其次是飛行軌跡不可預(yù)判。下圖是傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈和HGV彈道軌跡對比，藍色線為傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈，彈道呈固定的拋物線；黃色為HGV的彈道，我們可以清晰看到彈頭在大氣層內(nèi)橫向機動的范圍，近則數(shù)十公里，遠則數(shù)百公里，彈道飄忽不定，壓根不是依賴對固定彈道分析，再進行攔截的傳統(tǒng)反導(dǎo)手段能把握得住的。

正如前文所說，世界上沒有堅不可摧的盾，同樣也沒有不可阻擋的矛。

高超音速滑翔導(dǎo)彈只是極不好攔截，不代表一定攔截不了，至少美國美國人是這么認為的。2019年，蘭德公司高級工程師喬治·納庫齊發(fā)文指出，高超音速滑翔導(dǎo)彈在與火箭分離后就失去了動力來源，每在大氣層內(nèi)做一次機動速度便會減少許多，到擊中目標時，速度已經(jīng)損失了三分之二，這意味著彈頭離目標越近，做機動的次數(shù)和強度就越小，由此大大增加了對彈道預(yù)測的可能性，所以美國現(xiàn)役反導(dǎo)體系是有機會攔截的，重點是做好預(yù)警和追蹤。

為此，喬治·納庫齊提出了兩點應(yīng)對措施：第一、織密太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，自上而下俯視地球的衛(wèi)星在偵察方面有著其他手段不可比擬的優(yōu)勢，但戰(zhàn)略預(yù)警衛(wèi)星的位置實在太高，從上千公里到數(shù)萬公里不等，對紅外特征不怎么明顯的行器心有余而力不足。

既然如此，那就使用高度在1000公里~300公里的中軌道衛(wèi)星群，給他們按上大量的傳感器以增強感知能力，從而構(gòu)筑天基無死角監(jiān)控網(wǎng)。這個解決方案需要美國在中軌道部署密集的衛(wèi)星群，不過這并不是啥大問題，SpaceX的星聯(lián)完全可以勝任。

第二、組建幽靈艦隊，地球曲率對雷達偵察的影響雖然改變不了，但只要在大洋上撒下足夠多的偵察設(shè)備，讓每個直視平面始終保持雷達的存在，就能做到無死角的監(jiān)控。

想要達到以數(shù)量克制地球曲率的效果，軍艦的需求量不會少，傳統(tǒng)有人軍艦造價成本太高，也不適合長期部署，智能化無人軍艦是唯一的選擇。五角大樓在今年的海軍規(guī)劃中指出，到2045年，美軍至少要在太平洋地區(qū)列裝一百艘大型無人軍艦。

今年初，美海軍陸戰(zhàn)隊接收金屬鯊遠程無人艦艇，并成立無人艦艇編隊整合司令部

以密集的蜂群戰(zhàn)術(shù)防御動能不斷衰減的HGV或許可行，但如果來的是高超音速巡航導(dǎo)彈HCM，那美國就徹底沒轍了。

為HGV提供主要動能的火箭發(fā)動機除了尾焰產(chǎn)生的紅外特征易于捕捉的弊端之外，還有個缺點：它需要攜帶比燃料多出十數(shù)倍的氧化劑才能使其在空氣中充分燃燒，既增加了載荷，又缺乏更大的動力。

采用超燃沖壓發(fā)動機的HCM有多種起飛方式，可以用火箭起飛，也可以憑自身動能起飛，大幅降低了在起飛時就被發(fā)現(xiàn)的概率。

而能夠從空氣中不斷吸取氧氣并將之轉(zhuǎn)化為動能的超燃沖壓發(fā)動機，一方面因為不用攜帶氧化劑減少了飛行器的體積，而體積越小，與空氣摩擦后產(chǎn)生的紅外特征自然就越少。理論上，采用渦輪和超燃沖壓組合的TBBC型高超音速巡航導(dǎo)彈，現(xiàn)有和已知儲備的衛(wèi)星技術(shù)根本探測不到。

另一方面，超燃沖壓發(fā)動機的原材料是空氣中取之不竭的氧氣，這使得HCM在全程保持高速的同時，還能做各種高強度的機動，即便敵人的偵察系統(tǒng)有幸發(fā)現(xiàn)了它的軌跡，也不具備有效的攔截手段，畢竟沒有固定的彈道和目標判斷。

更為重要的一點是，HCM體積小，無固定發(fā)射場所，飛機、戰(zhàn)艦、傳統(tǒng)導(dǎo)彈發(fā)射車甚至是潛艇，都能發(fā)射。

但更先進的技術(shù)往往代表著更高的研發(fā)門檻。

超燃沖壓發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上不復(fù)雜，難就難在進氣熱處理。常見的噴氣式發(fā)動機屬于壓燃沖壓，空氣在進入發(fā)動機時先成亞音速，在經(jīng)過和燃料的燃燒后再以超音速噴出，這樣做的好處是減少了極高溫對對發(fā)動機的磨損。

而超燃沖壓發(fā)動機從進氣到壓縮再到燃燒的所有過程，全是在超音速的環(huán)境下進行的。不僅燃燒極不穩(wěn)定，超音速氣流在進氣時與發(fā)動機摩擦爆發(fā)的超高溫在2020年前沒有任何材料能承受得住。

美國作為頭號航天強國，在高超音速領(lǐng)域長期領(lǐng)先我國是不爭的事實，但也正是因為太強，導(dǎo)致美國軍方自信心爆棚，借用大氣升力和火箭發(fā)動機助推的高超音速滑翔導(dǎo)彈在他們眼里，不叫什么高科技，而是奇技淫巧，要搞就搞最先進的高超音速巡航導(dǎo)彈，一步到位嘛，結(jié)果卡了幾十年，遇到的難題是越來越多。

反觀中國，由易向難，循序漸進，現(xiàn)在不僅HGV 冠絕全球，還極有可能成為全球第一個也是唯一一個解決HCM三條技術(shù)路線的國家。

超燃沖壓技術(shù)還能運用于空天飛機，這是將來中國換道超車，以更高維度打破歐美超音速客機技術(shù)壁壘的關(guān)鍵

如今，美國在高超音速領(lǐng)域跟中國的差距，雖談不上云泥之別，但落后半個時代的身位一點不夸張。

二戰(zhàn)結(jié)束至今，美國還從未遇見過在決定未來戰(zhàn)爭走向的技術(shù)上全面碾壓它的對手，中國是第一個，所以他們的焦慮的心態(tài)是可想而知的。既然自己弄不出什么名堂，倒不如偷來得劃算和直接。畢竟偷竊不但是美國情報機構(gòu)的傳統(tǒng)技藝，更是美國人的傳承和榮耀！

之前我還納悶美國為啥成天罵中國偷它的技術(shù)，現(xiàn)在我懂了，賊嘛，最喜歡做賊喊做賊的事了。