说说超声速巡航导弹的“风火轮”
■王思博
高超声速巡航导弹是当今各军事大国竞相发展的一种先进导弹。它的飞行速度大于5马赫，具有速度快、射程远、精度高、威力大、生存力强等特点。高超声速巡航导弹在某些情况下甚至不需要安装战斗部，依靠自身的动量就足以对目标造成大的毁伤。极高的飞行速度使其很容易突破现有的武器防御系统。美国《大众机械师》杂志称：“按照目前的技术水平，导弹防御系统将只有大约20秒的时间击落一枚高超声速导弹。对于防空指挥官来说，这几乎没有足够的时间来完成准备工作，更不用说发射导弹击落来袭高超声速导弹了。”
那么，是什么让这种导弹如此神速？原因很多，其中相当关键的是它拥有真正的“风火轮”——超声速燃烧冲压发动机（后文简称超燃冲压发动机）。超燃冲压发动机是一种吸气式动力装置，主要由进气道、隔离段、燃烧室、尾喷管四部分组成。进气道捕获超声速空气气流，巧妙地利用激波链结构实现加压，通过隔离段的调节，使得超声速气流能在燃烧室中与燃料充分混合、稳定地燃烧。之后，尾喷管对燃烧室产生的高超声速气流进行膨胀并产生巨大推力。
超燃冲压发动机通常以煤油、液氢为燃料，近年来为同时满足发动机降温需求和燃油裂解雾化需求，碳氢成为备受关注的燃料。碳氢燃料既能用来吸收发动机散发的热量，同时依靠吸收的热量可使大分子煤油变成如甲烷、乙烯等小分子气态燃料，使燃烧反应更加高效地进行。与采用火箭发动机的导弹相比，采用超燃冲压发动机的高超声速巡航导弹具有相当明显的优势。一方面是具有更大比冲，消耗相同单位质量的燃料能够产生出更大的推力。据计算，相同条件下，超燃冲压发动机产生的推力比火箭发动机大3倍以上。另一方面是续航能力更强，火箭发动机必须携带足够多的推进剂，其中氧化剂占到推进剂总量的一多半，这使得飞行器的其他有效载荷和内部空间大大减少。超燃冲压发动机自身不必携带氧化剂，依靠进气道吸入的空气便可提供足够的氧气来供给燃烧，这使它可以携带更多燃料增加航程。从一定程度上讲，超燃冲压发动机不仅让导弹踏上了“风火轮”，而且翻上了“筋斗云”，成为让现有的武器防御系统“看得见、追不上”的攻击利器。但是，超燃冲压发动机无法在静止状态下启动，必须依靠火箭发动机加速到超声速时，它才能启动并发挥作用，进而使导弹的飞行速度达到6马赫至25马赫。
当前，高超声速巡航导弹已经成为世界各国研发的热点。俄罗斯的“锆石”已经进入实质性的试射阶段。美国的“X-51A乘波者”进行试飞后正在不断完善。法、德、日、印、澳等国对此的研究也在紧锣密鼓地进行。由此来看，作为可能改变战争形态的高超声速巡航导弹的“风火轮”，超燃冲压发动机的研发还将迎来新的一轮热潮。
（作者单位：航天工程大学）
