RATTLRS.docx

RATTLRS.docx

《RATTLRS.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《RATTLRS.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

RATTLRS

RATTLRS项目目标M4

　　国家倡议推陈出新

　　RATTLRS项目全称是“时敏目标远程打击创新方法”（RevolutionazyAp-proachtoTime-CriticalLong-RangeStrike），实质上是一项技术应用验证计划，并不是明确要求发展一种具体的武器型号。

就字面来讲，这一名称多少有些拗口，但充分体现了新型导弹系统的主要特征，即远距、高速、精准地打击目标。

对于美国海军而言，长期以来积极探索超音速巡航导弹的努力正在取得切实可行的进展。

　　早在20世纪90年代初，美国国防部在获悉俄罗斯正在发展多型超音速巡航导弹后，立即着手多个预研项目，力图尽快发展出新型超音速导弹。

1997年，美国海军授予波音公司“低成本导弹系统”先进技术验证计划，命名为“快鹰”（FastHawk），旨在研制一种具有M4突防速度的对地攻击巡航导弹，以弥补“战斧”巡航导弹的速度缺陷。

然而，由于技术门槛相对较高和研制成本日益增加。

海军被迫终止该项目，随后转向寻求一些相对成熟的技术方案。

　　2001年，美国国防部与NASA联合提出了一项“国家航空航天倡议”（NAI）计划，希望进一步推动美国在航空航天前沿技术方面取得进展。

该计划主要集中于研究吸气式高超音速飞行、进入空间以及空间技术等三个重点领域。

这项计划的出台，为大力发展具有军事潜力的高速/高超音速技术提供了可靠的经费支持，美国军方纷纷以独立或者合作的方式投入到高超音速武器平台的研制工作中。

　　当时，美国海军广泛关注过国防部曾经提出的“联合超音速巡航导弹，一（JSSCM）及其后续的”反扩散的防区外高速选择方案”（SHOC）等概念。

为了在短时间内研制出适合于多平台发射的远程超音速战术导弹，美国海军先后提出了两项研究计划。

2002年，海军研究办公室（ONR）与DARPA共同制定出“高超音速飞行验证”（HyFly）计划，目前由波音公司负责验证采用双燃烧室的冲压发动机技术。

接着在2003年5月，海军研究办公室得到美国空军和NASA的大力支持，提出了基于涡轮发动机技术的RATTLRS项目，为打造以M4巡航速度持续飞行15分钟以上的新型超音速导弹铺平道路。

　　作为NAI的一个组成部分，RAT-TLRS项目主要验证和增强一次性超音速飞行器的高速飞行性能。

然而，美国海军希望这种验证平台不仅可以证明有关技术方案的可行性，还应表明是否具有发展成为一种战术导弹系统的巨大潜力。

为此，美国海军基于现役多种作战平台发射超音速巡航导弹的长远考虑，在RATTLRS项目中提出了一些更加明确的要求：

按照巡航导弹的尺寸、重量和构型来设计和研制一种验证飞行器，仅仅采用一台涡轮发动机；试飞中能够以0.25g加速度实现从亚音速发射到超音速巡航：

在M3状态下巡航时间超过5分钟。

　　需要说明的是，本文基于RATTLRS项目的当前用途和潜在发展，将全尺寸飞行器先后称作验证机或导弹。

　　总体构型公开亮相

　　自从2004年初启动以来，RATTLRS项目进展一直比较顺利。

当年3月1日，美国海军研究办公室向轨道科学、洛马、雷锡恩和波音公司等四家公司授予了第一阶段概念发展合同，各公司分别提出超音速技术的新概念及其发展潜力。

经过近一年的初步评估和论证，美国海军将价值1.57亿美元的第二阶段合同授予了洛马公司，用于设计、制造和试飞一种RATTLRS验证机。

　　洛马公司设计方案的脱颖而出，很大程度上得益于传统技术与创新技术的有机结合所具备的可行性。

近半个世纪前，臭鼬工厂的凯利?

约翰逊就潜心设计具有3倍音速性能的高空截击机和侦察机，最后推出了惊世骇俗的“黑鸟”战略侦察机和D-21无人侦察机。

时隔40多年后，臭鼬工厂针对RATTLRS项目，在总体方案设计上“坐享其成”地采用了SR-71侦察机推进系统的设计理念。

　　但是，SR-71飞机采用的J58涡喷发动机技术早已过时，设计人员再次面临推进系统的诸多技术挑战。

这时，著名发动机厂商罗罗公司在美国新近创建的北美先进技术公司（又称“自由工厂”）雪中送炭，在美国海军研究办公室的资助下，为臭鼬工厂提供了一种全新研制的高性能YJ102R发动机。

　　经过两年多的研制与发展，臭鼬工厂冻结了RATFLRS项目的设计方案。

2006年5月24日，美国海军研究办公室和洛马公司在纽约举行的第19届“舰队周”上，首次公开展示了RATTLRS验证机的全尺寸模型，引发了世界各国的极大关注。

特别是尾翼上那只精灵的小鼬鼠，似乎预示着臭鼬工厂打造的新型超音速攻击武器已经初露端倪。

　　从外观来看，RATTLRS验证机就如同一只放大的梭镖，简洁的气动布局似乎更接近一架无人驾驶的超音速战斗机。

为了减小超音速飞行时的激波阻力，截尖的大后掠三角翼带有明显的尖削前缘，并一直延伸到机体前部，形成锐利的边条翼。

值得注意的是，美国海军目前公开的超音速战术导弹想像圈中。

弹翼和舵面将可以折叠，以便舰载发射。

据透露，它总长6.096米，重908千克。

　　似曾相识的是，RATTLRS验证机在很大程度上沿袭了SR-71飞机进气道的设计，采用了尖锐修长的整流锥。

前后可移动的整流锥采用了内、外压混合式压缩，具有良好的超音速性能，用于降低高马赫数下的激波损失和改变进口几何面积。

随着马赫数的增大，整流锥从最前位置向后移动，在接近M3巡航速度时处于最后位置，以满足从亚音速到M3巡航飞行时发动机的工作需要。

　　同样，进气道壳体上专门设计有缝隙状的放气门和进气门，分别用于不同速度条件下控制内部通道的空气流量和压力，调节发动机与进气道的工作匹配。

对比全尺寸模型和结构试验样机可以发现，缝隙状气门在数量、尺寸和位置上有所差异，估计是研制人员反复优化推进系统性能的结果。

　　核心技术秘不示人

　　RATTLRS验证机的成功与否关键体现于专门设计的YJ102R发动机上。

2006年5月，YJ102R发动机与RATFLRS全尺寸模型同时公开展出。

面对媒体的好奇和追问，研制人员只是对比介绍了这种发动机与J58发动机之间的一些异同，对于一些核心技术仍然三缄其口。

　　与SR-71侦察机上安装的普惠公司J58涡喷发动机相比，YJ102R发动机只有其6％的重量、25％的直径和26％的长度。

作为弹用发动机，它的直径只有330毫米，采用了更简单的空气流路，通过减少零部件数量来简化结构、降低成本，因此净推力达到J58发动机的一半，估计最大推力超过70千牛。

　　自由工厂的研制人员证实，YJ102R发动机的单位推力是158的6倍，听来似乎有些令人难以置信。

单位推力是体现发动机性能优劣的一个关键参数，主要是由压气机的增压比和涡轮前温度所决定。

其秘密在于采用了多孔高温合金制造的一种“层状合金”（Lamilloy），可以吹入来自压气机的高压空气，为燃烧室和涡轮部件提供蒸发式冷却。

层状合金的特点是可以工作在极高的温度下，因此空气温度不会降低，仍然产生推力。

　　基于弹用发动机一次性使用的特点，YJ102R发动机的这两个参数有可能已经处于极限水平。

极高温所产生的强大涡轮功，直接增大了压气机的转速，从而提高了压气机的增压比，甚至不得不在这种小发动机上的前两级静子叶片上采取旋转调节措施，以确保发动机工作稳定。

倘若按照推重比来比较，YJ102R可能是目前世界上功率最大的涡喷发动机。

　　正因如此，YJ102R没有采用加力燃烧室，简化了结构，减轻了重量。

当年，SR-71侦察机借助于J58发动机的加力燃烧室才能加速到M3巡航速度，而RATTLRS验证机凭借YJ102R发动机的出众性能，就能实现M3以上的超音速飞行，极大地降低了油耗，明显增加了射程。

目前，RATTLRS射程到底有多远还处于保密之中，但是据称首次飞行的目标预计达到920千米以上。

　　YJ102R发动机采用先进的全权限数字式控制系统，从而使RATTLRS验证机可以发展成为更加灵活的系统，突破了以往采用冲压发动机需要助推器和速度固定的限制。

据称，YJ102R的控制系统可以根据特定任务需要，预先设定飞行速度、射程和燃油消耗量，实现作战平台的最佳任务规划。

　　值得注意的是，RATTLRS验证机采用了塞式喷管，这与“黑鸟”采用的引射喷管明显不同。

究其原因，早年的引射喷管设计有活动鱼鳞片和辅助进气门，同时利用进气道旁路气流的有效配合，才能实现不同飞行速度的需要。

而RAT-TLRS验证机通过采用锥体式塞体，充分利用燃气的外膨胀过程，在更宽的工作条件下获得良好的推力性能，使得结构更加简单，重量相应减轻。

　　YJ102R发动机尽管具有很高的推重比，但在M3巡航速度下，其产生的推力可能只有总推力的30％，其余70％推力来自于精心设计的进气与排气系统。

此时，YJ102R发动机主要作用是维持推进系统的空气流动。

　　作战载荷初露端倪

　　继公开展示RATYLRS全尺寸模型后，臭鼬工厂又马不停蹄地开始了第三阶段研究和试验工作，以便在预定周期内全面验证各种关键技术。

2007年9月28日，洛马公司宣布完成了RATTLRS验证机的压力验收试验，证明了结构完整性，从而进入到最后的系统综合与检测阶段。

预计，2008年初，美国海军将在加利福尼亚州穆古角太平洋靶场，利用一架NF-130F飞机实施首次发射。

　　根据计划，RATTLRS验证机至少要完成三次试飞，如果试验取得成功，表明系统设计已经足够成熟，达到规定的六级技术备用状态，可以为后续的型号发展提供必要的技术保证。

这样，美国海军将继续提供经费，启动下一步的技术发展计划（TDP），将有关技术转化到作战系统中，主要从事导弹型号的详细构型和具体尺寸的优化设计。

　　美国海军希望RATTLRS导弹具有打击不同目标的能力。

因此，除传统的破片式战斗部外，臭鼬工厂正在发展钻地侵彻战斗部，并且还考虑了布撒子弹药的攻击方式。

　　钻地战斗部将充分利用RATTLRS超音速所产生的非常高的动能，以垂直向下方式打击深埋于地下的各种目标，并借助于不断发展的精确制导技术，力求避免产生间接损伤的不良后果。

这无疑对钻地战斗部提出了更高的要求。

　　2006年10月初，臭鼬工厂成功地完成了新型战斗部的高速滑橇试验。

一枚采用模拟弹头和进气结构的吸气式导弹在滑轨上加速到M2，完全穿透了一个坚硬的混凝土障碍物，而战斗部仍然保持完整。

这证明轻型钻地战斗部在速度增大一倍的条件下，达到了等同于重型钻地弹的侵彻深度，充分表明了对付坚硬掩体时的侵彻性能。

　　根据设想，未来的RATTLRS导弹系统还能够在亚音速或超音速下投放子弹药。

为此，臭鼬工厂设计了一种新型布撒系统，通过一个专门的弹射装置控制弹体空腔的快速关闭，以消除分离气流，显著减少弹体的俯仰，从而在最短时间内获得稳定性。

　　2006年初，洛马公司实施了亚音速滑撬试验，布撒出4枚典型的制导弹药的模拟弹。

其后，研制队伍又在数千英尺轨道上进行了超音速滑撬试验，以600米，秒的速度布撒了智能弹药模拟弹，证明了可控制的俯仰和快速稳定性。

这些试验表明，常规弹药延迟装置的各种问题可以得到避免，因此能够实现与多个目标的快速交战，证实了RATFLRS导弹系统在未来的战术适用性。

　　多种平台跃跃欲试

　　目前，臭鼬工厂正在针对战斗机、军舰和潜艇之间存在的使用差异，尝试利用一种基本构型改进发展出不同尺寸和载荷的多用途导弹系统。

　　最初发展的空射型预计优先配备在F/A-18E/F和F-35C舰载战斗机上，将显著增强美国海军的空对地攻击能力。

由于尺寸限制，空射型的射程大致在540-720千米之间，采用227千克载荷，最大质量不超过817千克。

其后，用于军舰和潜艇的垂直发射型将采用助推器进行发射，最大质量增加为1544千克，有效载荷340千克，要求以M4巡航速度飞行15分钟以上。

此外，臭鼬工厂还在研究地面车载发射方式。

多种发射平台也对RATTLRS导弹系统的后勤保障提出了更多要求。

研制人员正试图消除或减少设计材料和储存等后勤方面出现的新问题。

　　从RATFLRS项目的发展来看，美国海军似乎已经迫不及待地要将新型超音速导弹的速度优势与各种发射平台有效地结合起来。

目前，现役的“战斧”导弹需要花费几个小时才能完成从输入程序、发射到飞抵目标区域的整个作战过程。

令美国海军无法忘记的深刻教训是，当年航母战斗群在阿拉伯海上发射“战斧”攻击阿富汗东部的塔利班训练营地时，由于飞行过程耗时2个小时，错失了清除本?

拉登的大好时机。

　　相比之下，携带RATTLRS导弹的战斗机在目标区域附近巡航时，可以在接到情报或命令后，将以往的几个小时缩短到几分钟。

即便是远在海上的美国军舰也能够利用RATTLRS导弹在30分钟内摧毁目标。

对此，美国有关媒体在报道这种超音速导弹时，不惜笔墨将其渲染得神乎其神。

报道称，一旦RATTLRS导弹具备初始作战能力后，躲避在山村里的恐怖主义高级头目可能无法预料到，在一顿晚餐尚未结束之时就有可能面临不及掩耳的“迅雷”般的灭顶之灾。

　　就目前而言，这个好莱坞式的故事似乎演绎得有些故弄玄虚，但从中可以看出美国海军借助于新型超音速巡航导弹，会极大地提升未来战术打击能力。

醉翁之意不在酒，美国以如此高科技的“大炮”去打匿影藏形的“蚊子”，其背后的玄机已经昭然若揭。

作为美国国防部“全球敏捷打击”设想的重要一步，RATFLRS验证机的首次试验飞行已经指日可待，“目标M4”的超音速巡航导弹正呼之欲出。

　　[编辑　秦蓁]