三、高超音速导弹与弹道导弹区别
高超音速导弹与弹道导弹的核心区别,在于弹道特性与机动能力。高超音速导弹需满足大气层内5马赫飞行速度+高机动变轨;而弹道导弹主要依赖太空抛物线弹道,机动性有限。
因此,高超音速导弹与弹道导弹,是两种截然不同的武器系统,它们分别代表了不同的技术层级和作战理念。但现在的技术发展,开始出现两者的混合体情况,可能是以后技术发展的一个方向。
1、高超音速导弹领域与弹道导弹区别
(1)、弹道导弹的运行方式
弹道导弹,宛如一颗被强力踢出的足球,遵循着一条固定且可预测的抛物线轨迹。这类导弹在发射后,飞行路径大体上在发动机熄火那一刻便已确定,类似于向空中抛出一块石头,初始速度、角度以及重力共同决定了它的落点范围。
尽管现代弹道导弹的弹头技术有所进步,例如分导式多弹头,或机动再入弹头,允许进行一定程度的调整,但这些调整较为有限,通常在飞行的末段进行,整体的中段弹道依然相对稳定和可预测。
(2)、高超音速导弹的运行方式
相比之下,高超音速导弹,犹如一只在高速飞行中精确操控的无人机或者苍蝇,能够在飞行过程中灵活改变方向和高度,使其最终落点变得难以预测,大约有几种运行方式。
助推-滑翔式高超音速导弹,先通过火箭助推至高空,随即迅速拉起,以类似“打水漂”的方式,重返大气层边缘,并利用气动升力进行长时间的无动力滑翔飞行。在整个滑翔阶段,该导弹可像飞机一样实现左右转弯和上下起伏,彻底摆脱固定弹道的限制。
高超音速巡航式导弹,则像一架超高速飞机,全程在大气层内,依靠超燃冲压发动机提供动力,能够灵活规避地形和潜在威胁。
高速飞行中的导弹类似苍蝇,而这只苍蝇还具有观察能力,能够主动躲避危险。目前,只有少数国家完全掌握了高超音速导弹技术,这也凸显了其技术难度和战略价值。
因此,高超音速导弹领域与弹道导弹领域,最根本的区别在于它们的飞行轨迹与机动性。弹道导弹的路径一经确定便难以改变,而高超音速导弹则能够进行复杂的机动变轨,这给探测和拦截都带来了极大的挑战。
在探测与拦截方面,弹道导弹由于发射时会产生巨大尾焰,容易被敌方的预警卫星探测到,并据此计算出大致弹道。反导系统(如美国的GMD、萨德系统)可以利用这一预测弹道,提前部署,在导弹飞行的中段(太空)或末段(大气层高层)进行拦截。尽管技术难度极高,但理论上是可行的。
高超音速导弹,则因其较低的飞行高度和高度的机动性,给预警和拦截带来了前所未有的困难。许多预警雷达由于地球曲率的影响,难以在远距离发现这类导弹。即便被发现,由于其不断进行不规则机动,反导系统难以准确预测未来位置,无法为拦截弹提供精确制导。高超音速导弹在大气层内的快速飞行也大大缩短了反导系统的反应时间。
简而言之,虽然高超音速导弹都具备极快的速度(超过5马赫),但并非所有快速飞行的导弹都属于高超音速导弹类型。弹道导弹实现了“高速”,而高超音速导弹在此基础上,兼具“智能”和“诡诈”的特点,这正是它们被视为下一代颠覆性武器的根本原因。
2、高超音速中程弹道导弹
高超音速导弹领域与弹道导弹,两者的混合体,就按俄罗斯的叫法,高超音速中程弹道导弹,暂且这么叫吧。
高超音速中程弹道导弹,具备中程射程(1000-5500公里)、高超音速飞行(≥5马赫)及强突防能力,典型代表为俄罗斯榛树导弹。采用弹道导弹构型,但搭载高超音速战斗部,实现临近空间机动变轨。
这种类似弹道导弹和高超音速混合体,还有东大的YJ21,不过争议比较大,大部分说YJ21是空射弹道导弹一类。本人认为导弹头部带有整流罩,空射后再根据需要,抛去整流罩,露出里面标准的双椎体弹头。这里需要注意一下。
四、高超音速导弹领域与巡航导弹区别
高超音速导弹与巡航导弹的核心区别,在于飞行速度、飞行高度及技术实现方式。
高超音速导弹需达到5马赫以上速度,可在临近空间(20-100公里高度)或大气层内机动飞行;传统巡航导弹通常为亚音速或低超音速(如4马赫),主要在低空飞行。
随着现在的技术发展,新型高超音速巡航导弹已经出现,这两者的界限,也已经模糊,可能也是以后技术发展的一个方向。
即使速度相同,高超音速导弹与巡航导弹的弹道本质差异,源于设计初衷:高超音速导弹强调高速突防与不可预测性,巡航导弹侧重隐身与路径规划精度。实战中,二者通常根据任务需求(如目标类型、防御强度),选择不同的战术配置。
1、高超音速导弹与巡航导弹简单对比分析
当高超音速导弹与巡航导弹,以相同速度(假设为某一特定速度,如5马赫)进行巡航飞行时,二者在弹道设计、飞行特性及战术应用上仍存在显著差异。
(1)、高超音速导弹
高超音速导弹利用高空稀薄空气降低阻力,同时通过变轨规避拦截系统。即使以相同速度巡航,高超音速导弹可能仍保留部分滑翔特性,倾向于在大气层边缘或临近空间(高度约20-100公里)飞行。其弹道可利用气动升力实现跳跃式飞行,通过频繁调整攻角保持速度,同时具备较强的横向机动能力。
适用于快速突破敌方防空网,打击高价值战略目标(如指挥中心、航母编队)。即使速度降低,仍可利用变轨能力穿透多层防御体系。
在相同速度下,需平衡热防护与气动效率,材料需耐受高空高速摩擦产生的热量,同时维持足够燃料进行长时间巡航。
(2)、巡航导弹
巡航导弹,通过地形遮蔽和隐身设计提升突防成功率。主要在大气层内低空或超低空飞行(高度数十米至数百米),利用地形匹配、雷达隐身和GPS/惯性导航系统规划复杂路径。弹道相对平滑,贴近地面障碍物(如山脉、建筑)以规避雷达探测。
更适合纵深打击,执行对敌方后方设施(如机场、油库)的精确摧毁任务。通过低可探测性实现隐蔽突防,但耗时较长。
需优化发动机效率以延长续航,并提升隐身性能,对抗新一代防空雷达(如X波段有源相控阵系统)。
巡航导弹,使用涡喷/涡扇发动机(可能带有加力燃烧室)或亚燃冲压发动机。这些发动机在较低的速度下启动和工作。要实现5马赫的飞行,技术挑战极大,通常需要专门的超燃冲压发动机或经过极端强化的亚燃冲压发动机。
高超音速巡航导弹,必须使用超燃冲压发动机。这是一种在超声速气流中进行燃烧的发动机,没有涡轮等旋转部件。它只能在高速(通常>3马赫)下才能启动和高效工作。如CJ-1000就是采用超燃冲压发动机巡航。
2、高超音速巡航导弹
高超音速武器,代表了未来突破严密防御体系的方向,而传统(含超音速)巡航导弹,在对抗中等强度防空系统时,依然具有极高的费效比和战术灵活性。
高超音速巡航导弹,是结合了高超音速武器突防能力,与巡航导弹战术灵活性的新型导弹,具备在大气层内以≥5马赫速度持续可控飞行,并具有实时调整航向的能力。可能也是将来发展的一个方向。
典型代表就是东大的超音速巡航导弹CJ-100,与高超音速CJ-1000。这里就简单分析一下,后面不再做分析了。
CJ-100(长剑-100),采用了亚燃冲压发动机技术,工作速度通常在3至4马赫之间。如果速度进一步提升,进气压缩和热管理问题将变得更加复杂,导致效率明显下降。
尽管诸如美国爱国者-2/3,和S-300/400等,传统防空系统理论上具备拦截能力,但在实际作战中,由于反应时间极短,成功拦截的概率大幅降低。CJ-100主要用于打击敌后方的固定目标,例如指挥中心、雷达站和机场等,对现有的防空体系构成了严峻的挑战。
CJ-1000(长剑-1000),是中国火箭军新一代高超音速巡航导弹,在2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会阅兵中首次亮相。
整车采用10×10轮式导弹特种车辆运载,发射箱为八边形,长度超过10米,底盘最大载重预估超30吨,表明弹体尺寸较大。
相比之下,CJ-1000是一款采用超燃冲压发动机的巡航导弹,工作速度范围可达5至8马赫,通常在25至40公里的临近空间飞行。CJ-1000可能采用了升力体与乘波体融合的气动设计,使其具备大范围的横向机动能力。整个飞行速度方面,有报道称飞行速度能稳定在6马赫以上。射程预估突破7000公里,可覆盖美国在太平洋的第一、二、三岛链核心军事基地。
现有的反导系统,如萨德和标准-6,都是为拦截固定弹道的弹道导弹而设计的,面对大气层内高超音速巡航的CJ-1000,目前几乎无法进行有效的拦截。
可能采用“组合动力+乘波体滑翔”的创新混合动力系统,先由固体火箭发动机助推至高空,再启动超燃冲压发动机加速至6马赫以上,接近目标时转入乘波体弹头滑翔阶段,既实现了超远程飞行,又提升了突防能力。可能采用图像识别,红外末制导的复合制导方式,圆概率误差被控制在0.5米以内,精度极高,可精准打击各类目标。
简而言之,CJ-100是在现有技术框架内的优化极致,而CJ-1000则开创了一个全新的技术范式。两者共同构成了东方大国未来打击体系的核心力量,用于清除不同等级和防护水平的目标,但其核心使命是一致的,确保能够穿透世界上任何现役或在研的防空反导网络。
五、高超音速导弹弹头分类
高超音速导弹的弹头(或称滑翔飞行器),是其技术核心,气动外形直接决定了飞行性能、机动能力和突防效果。
由于之前在美言微信群中已经讨论过有关中国乘波体技术的文章,这里仅作简要概述。有兴趣的朋友可以在微信上搜索“美言网之家-005”,或者查阅《中国乘波体–六代新机的气动布局探讨》一文。希望有识之士能够在群里踊跃发言,共同探讨。
目前全球的高超音速导弹的弹头大致有五类。以下是主要的分类:
1、传统圆尖锥体
传统圆尖锥体,这是最简单、最早期的外形,类似于传统弹道导弹的再入弹头(RV),或者航天器的返回舱(如神舟飞船)。
传统圆尖锥体弹头气动升阻比非常低,机动能力有限。通常只能进行小幅度的配平调整,或慢速滚转,无法进行大范围的横向机动。同时还面临最严酷的气动加热,需要厚重的烧蚀材料,整体不具备末端制导的物质条件。
典型代表有早期洲际弹道的核弹头,部分早期的高超音速试验飞行器。 在现代先进防空反导系统面前,这种构型的突防能力较弱,已逐渐被更先进的构型取代。
伊朗法塔赫-1高超音速导弹尖锥体弹头弹头
2、双锥体
在大气中,如果在传统圆尖锥体弹头上,加装空气舵后,气动阻力会急剧增大,但在引入双锥体弹头设计,加装空气舵后,气动阻力几乎不会增加,而空气舵,可让弹头实现大范围机动,这也就为导弹精确打击提供了物质条件。
双锥体,在传统锥体基础上,在尾部增加一个倒置的截锥,形成“双锥”结构。这是第一代实用化高超音速滑翔弹头的典型构型。
东风26带小翼的标准双锥体弹头
双锥体弹头气动升阻比中等,相比传统锥体,升阻比有显著提升,机动能力中等,能够进行一定程度的纵向(拉起)和横向(转弯)机动,射程也更远。这种机动模式类似“打水漂”(但不如乘波体灵活)。注意,双锥体需要和密度大气层有一定的夹角,底部产生的激波压缩升力,才可以提供额外的升力。
双锥体应该属于特殊的乘波体,升阻比特性不如乘波体构型,但其他方面的能力,是远远超过乘波体的,双锥体飞行器,拥有极强的姿态操控与过载机动能力,使得它可以在十马赫甚至以上的超高速气动条件下,仍然保持优秀的机动性。
双锥体技术相对成熟,是早期实现战斗部署的构型。典型代表有俄罗斯先锋高超音速滑翔飞行器;中国东风-21,东风-21导弹等的弹头;美国已取消的潘兴2导弹等。
3、乘波体
乘波体,这是当前技术前沿的核心,一种专为高超音速飞行设计的气动外形,在大气层内飞行时,整个机体类似“骑”在自己产生的激波之上。激波如同“冲浪板”下的波浪,将高温高压气体隔绝在机体下方,从而同时实现高升力和低阻力。
这是二维的乘波体示意图
这就是二维的乘波体升力简单示意图。乘波体上面平整,下面有个斜面。当超音速飞行时,产生的激波下压力-激波上压力=激波的压力,就会产生升力。当然只有二维的乘波体还远远不够,现实的飞行器都飞行在三维空间中。如果将二维的乘波体,推导到三维,只需将XY坐标的二维乘波体,沿着Z轴拉伸,便得到了三维。
乘波体弹头气动高升阻比,远高于双锥体,意味着在相同初始速度下,滑翔距离更远,能量管理能力更强。可以进行剧烈的、不可预测的横向和纵向机动,包括大角度转弯、螺旋机动等,极大地增加了拦截难度。主要在大气层内的“临近空间”(通常指20-100公里高空)飞行,利用空气动力进行滑翔和机动。
东大在高超音速领域的研究处于世界领先地位,已公开的如DF-17等,都证明了其拥有成熟的乘波体设计、测试和部署能力。可以确定,中国后续必然会采用性能更优越的乘波体构型,如传闻中的DF-27,可变形乘波体等。
朝鲜公布的“火星-8”型导弹采用了乘波体构型。从外观上看,它是一个较为典型的楔形乘波体。这标志着朝鲜试图跨越双锥体阶段,直接发展更先进的机动突防技术,但技术成熟度和实际战力仍有待观察。
伊朗宣称的法塔赫2高超音速导弹,从公布的模型和动画来看,弹头也采用了类似乘波体的复杂气动外形。这表明高超音速技术,特别是乘波体设计,正在全球范围内扩散。
简单谈论乘波体与双锥体的区别:
双锥体:像一个皮球从楼梯上弹跳而下。每一次弹跳都伴随着巨大的能量损失(与地面/大气的剧烈碰撞和摩擦),轨迹虽然有一定的不规则性,但整体模式仍可被部分预测。这个过程更“费力”(能量损失大),对应升阻比较低。
乘波体:像一个轮胎沿着斜坡平稳滚下。它始终与坡面(激波面)保持接触,能量损失小,路线平滑且可控性极高,可以随时改变方向。这个过程更“省力”(能量效率高),对应高升阻比和强机动性。
4、大载荷乘波体
大载荷乘波体,这是现在乘波体构型的一个发展方向,主要为了解决乘波体内部空间狭窄、有效载荷容量小的问题。通过优化设计和放宽部分气动性能指标,实现载荷与航程/机动性的平衡。
大载荷乘波体弹头,在保持乘波体基本原理的前提下,机身更加“肥厚”,内部容积更大。升阻比可能略低于为追求极致性能而设计的“纯净”乘波体,但远高于双锥体。 典型代表有东大的星空-2号,这是一个非常典型的例子,它可能采用“乘波体”前体与“轴对称”后体的创新组合,在保持高超音速飞行能力的同时,成功实现了较大载荷(如多弹头或电子战设备)的携带和释放,验证了乘波体的实战化应用潜力。
2018年8月3日,由中国航天科技集团研制的,高超音速飞行器系统星空-2火箭,在西北某靶场成功发射。截至目前,星空2号,是世界上第一个在公开报道中,实现高超音速大幅度机动飞行的乘波体,重点是高超音速大幅度机动。
发射中的星空2号
星空2号比运用传统理论设计的乘波体飞行器,具有更大内部容积,升阻比更高,也就是说载荷、横向机动能力、航程等重要指标都更强大的飞行器。这是东大开始发展第三代高超声速滑翔器的标志,至今还是保密状态,大致推测和东风27弹头有联系。
5、可变乘波体/自适应外形
可变乘波体或者自适应外形 ,这是未来的发展方向,属于下一代技术。气动外形可以在飞行过程中动态改变,以适应不同的飞行阶段(如加速、滑翔、末端机动)。通过可动翼面、伸缩头部、变形机身等技术,使飞行器在不同马赫数(如从Ma5到Ma10+),和不同空域都能保持最优的“乘波”状态。 技术难度极高,涉及材料、结构、控制等多个领域的极限挑战。
可变乘波体或者自适应外形弹头,在广阔的飞行包线内,始终保持最高升阻比和机动性。具有不可预测的、随飞行状态变化的机动模式,让现有任何反导系统都无法有效预测和拦截。目前各国仍处于概念研究和早期技术验证阶段。
注意,东大是第一个将可变形乘波体技术,变为现实的国家。这个也可能是东大第四代乘波体,或可以用于东风37,目前严格保密。
很明显,高超音速弹头的演化路径,清晰地体现了从“飞得快”到“飞得巧”的战略转变。传统锥体→双锥体→(固定外形)乘波体→大载荷→可变乘波体,这是一个技术难度和突防能力逐级提升的过程。
当前,东大的双锥体,乘波体已实现实战部署,而可变乘波体,代表着未来的发展方向,已经有了重大进展,妥妥的全球顶尖。