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“匕首”“先鋒”這兩種導(dǎo)彈，采用的都是助推滑翔技術(shù)，必須借助火箭動力系統(tǒng)，才能達到較高速度，這與彈道導(dǎo)彈類似。而“鋯石”使用的是吸氣式推進系統(tǒng)，與巡航導(dǎo)彈類似。它的動力系統(tǒng)不像火箭一樣必須攜帶燃燒劑和氧化劑這兩種推進劑，而是像飛機一樣只攜帶燃料。這樣導(dǎo)彈的體積和自重也能大幅縮小，非常適合空間狹小的艦艇和飛機裝載使用。因此有人認(rèn)為：這才是真正意義的高超音速巡航導(dǎo)彈，也是高超音速技術(shù)發(fā)展的主要方向；“鋯石”作為首個采用這項技術(shù)的實用性武器，其服役的意義可謂十分巨大。

“鋯石”高超音速導(dǎo)彈（Zircon，代號3M22，北約代號SS-N-33）由俄羅斯機械制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體（隸屬于戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈集團）研制，用以打擊海上陸上目標(biāo)。

普遍報道，“鋯石”的飛行速度為5～6馬赫，最大射程約500千米，安裝主動雷達+紅外導(dǎo)引頭，采用固體火箭發(fā)動機+超燃沖壓發(fā)動機。

對于其飛行速度和射程，眾說紛紜，甚至前后矛盾。例如2017年4月15日，俄羅斯塔斯社報道稱：“鋯石”導(dǎo)彈在近期飛行試驗中最大速度達到8馬赫。2019年2月，俄總統(tǒng)普京發(fā)表國情咨文稱：“鋯石”高超音速導(dǎo)彈飛行速度可達9馬赫，射程將超過1000千米。

▲ 外界流傳的“鋯石”導(dǎo)彈設(shè)想圖，但通過下方黑色區(qū)域的圖案看，該圖是用美國X-51A高超音速飛行器的照片PS的（參見下圖）

▲ 掛在B-52機翼下，準(zhǔn)備進行飛行試驗的X-51A高超音速飛行器

那么決定這種吸氣式高超聲巡航導(dǎo)彈速度和射程的關(guān)鍵是什么呢？

從導(dǎo)彈技術(shù)的角度看，限制“先鋒”和“匕首”這類助推滑翔型高超音速導(dǎo)彈速度和射程的，主要是氣動外形設(shè)計、材料結(jié)構(gòu)技術(shù)。而對于“鋯石”這種吸氣式高超音速導(dǎo)彈，除了以上兩點，最大的要求就是“吸氣”的發(fā)動機。

不同種類的高超音速飛行器（包括巡航導(dǎo)彈、飛機、跨大氣層飛機和空天飛機等）需要采用不同的推進系統(tǒng)，目前吸氣式高超音速技術(shù)主要選用的是超燃沖壓發(fā)動機。

超燃沖壓發(fā)動機的主要特點是，實現(xiàn)燃料在高超音速內(nèi)流中的穩(wěn)定燃燒。高超音速飛行時，空氣在飛行器體內(nèi)流過的滯留時間很短，通常只有幾毫秒，要想在這么短的時間內(nèi)將其壓縮、增壓，與燃料均勻穩(wěn)定、低損失、高效率地混合與燃燒，十分困難。理論和試驗研究結(jié)果表明，燃料在超音速燃燒室中的停留時間不足1.5毫秒時，碳氫燃料的釋熱效率只能達到85%，和普通沖壓發(fā)動機或火箭沖壓發(fā)動機相比，其燃燒效率是比較低的，有很大一部分燃料還沒有來得及與空氣混合與燃燒，就流出了燃燒室。因此要對發(fā)動機的尺寸和形狀，燃料種類、噴注器設(shè)計、燃燒機理等多方面的因素，進行綜合性理論和試驗研究。

超燃沖壓發(fā)動機設(shè)計的另一個困難是，飛行器必須達到一定速度才能啟動（雙模態(tài)超燃沖壓發(fā)動機也是如此），因此需要火箭發(fā)動機來完成助推段的接力飛行。對于高超音速巡航導(dǎo)彈而言，由于其尺寸和起飛質(zhì)量受到限制，加裝固體火箭發(fā)動機會給導(dǎo)彈的總體設(shè)計帶來很大困難。因此對于“鋯石”這樣的吸氣式巡航導(dǎo)彈而言，如何實現(xiàn)固體火箭與超燃沖壓發(fā)動機的一體化，也是一個很大的難題。

▲ X-51A成功的關(guān)鍵就是超燃沖壓發(fā)動機

在2020年10月“鋯石”導(dǎo)彈的飛行試驗中，導(dǎo)彈射程達到450千米，最高飛行高度2.8萬米，飛行時間4分鐘，速度超過了8馬赫?？梢姡颁喪笔且环N典型和成功的高超音速飛航式導(dǎo)彈，從此也可以看出，俄已解決了超燃沖壓發(fā)動機的一系列關(guān)鍵技術(shù)問題，“鋯石”也正是借此成為世界上飛的最快的反艦導(dǎo)彈。

李文盛：電子工程學(xué)士及軍事學(xué)碩士，原總參某部高級工程師，從事軍事信息與軍事戰(zhàn)略研究，以及遠程作戰(zhàn)問題研究，長期參加中國軍控學(xué)會《年度國際軍備控制與裁軍報告》及中國國際問題研究所《全球核態(tài)勢評估（年度）報告》的撰寫，在軍內(nèi)外十余家刊物發(fā)表學(xué)術(shù)及軍事科普論文400余篇，參與《俄羅新軍事基本情況》、《美國未來作戰(zhàn)系統(tǒng)》等多部論著撰寫，主持或參加了多項國家及軍隊科研項目，獲得軍隊科技進步獎多項，為核戰(zhàn)略與核武器發(fā)展、作戰(zhàn)使用專家，在防空與反導(dǎo)，以及常規(guī)遠程作戰(zhàn)方面也有較深研究。

出品：科普中國

作者：李文盛

策劃：金赫

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