HTV-2

从天而降的美国猎鹰
——简介HTV-2高超声速滑翔飞行
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    发展全球快速打击武器一直是美国军事装备发展的目标,早在2001年布什政府就提出了全球快速打击战略,当时提出的目标就是发展一种能够携带传统武器在一小时内对地球上任何目标进行打击的武器系统,以应对朝鲜等国的导弹威胁。2010年4月,美国海军将领James Cartwright在解释发展全球快速打击武器的原因时说:“今天,面对现有威胁,除非你动用核武器,(常规的武器反应时间)长达数天甚至数星期。”美军对全球快速打击能力的需求十分迫切,以至于一开始就有人提出了一种将传统“三叉戟D5”潜射洲际弹道导弹换装常规弹头进行快速打击的替代方案。但是由于此种方案容易引起俄罗斯、中国等国家导弹预警系统的误判,可能会引发核大战,因此该方案很快便遭到美国国防部的否决。
在全球快速打击战略的指导下,2003年6月美国国防部高级研究计划局(DARPA)和美国空军提出了高超声速飞行器的发展计划,简称全球猎鹰(FALCON)计划。该计划的目标是研
发、演示、验证从美国本土实施全球快速打击以及快速空间发射所需的技术,计划分为近期(2003-2010)和远期(2011-2025)两个阶段。近期,FALCON计划主要是发展一种用来发射高超声速武器平台或将小型载荷送入近地轨道的小型化运载火箭(SLV)和以无动力滑翔的高超声速技术飞行器HTV。远期计划是发展一种与飞机类似且能以Ma6以上速度飞行的高超声速巡航飞行器HCV。按照HTV的技术发展路线,DARPA提出了三步走战略,即分阶段发展HTV-1、HTV-2、HTV-3X飞行器,其中HTV-3X是为了降低技术风险而在2007年增加的“黑雨燕”计划飞行器,目的是在HTV-1/2技术成熟以后,发展一种能在常规跑道起飞的战斗机大小的无人驾驶高超声速飞行器。
本着竞争和节省成本的原则,第一期HTV飞行器的概念开发和同被同时授予安德鲁斯太空
公司、波音公司、洛克西洛·马丁公司以及诺斯罗普·格鲁曼公司等四家美国航空工业的巨头。为赢得这一合同,上述四家公司开展了为期半年的大规模前期概念论证工作。最终,在2004年的第三季度,洛克西洛·马丁公司的方案赢得了DARPA的青睐,被授予第二期的研发合同,合同总价高达25亿美元。按照洛·马公司提出的发展方案,HTV-1飞行器将主要进行机体结构、气动外形、防热材料等一系列关键技术的地面验证试验。HTV-1采用了改进锥型的气动布局,以提高机体内部空间的容积。但是在后来的C-C基防热材料的测试工程中,发现该构型的防热材料的加工和制造问题一直无法解决(曲率大的边缘C-C复合材料容易形成气泡,容易引起爆炸式燃烧)。因此,由HTV-1改进后的HTV-2飞行器采用了升力体构型。
改进锥型布局
升力体型布局
随后,采用升力体构型的HTV-2飞行器同时开展了大量的风洞吹风实验和防热材料测试实验。到2007年八月,洛·马公司基本完成了HTV-2飞行器所有子系统的鉴定和测试,HTV-2正式转入第三阶段的飞行验证阶段。
HTV-1飞行器风洞试验
HTV-2飞行器风洞试验
由于2008年经济危机的影响和技术困难,美国国防部在2009年取消了HTV-3计划。因此,DARPA和美国空军全力发展HTV-2计划,将其发展成为一种在临近空间内高速滑翔的高超声速飞行器,以完成未来“全球快速打击”计划中赋予的攻击和侦查等任务。
HTV-2被为助推滑翔飞行器,由助推级和无动力滑翔飞行器两部分组成。计划中的助推器
可以是传统的小型化运载器SLV),也可以是退役的洲际弹道导弹(ICBM)。HTV-2典型的飞行轨迹如下图所示。
HTV-2飞行轨迹
HTV-2 飞行器被助推器助推到约120公里的高空,速度达到25马赫时与助推器分离。然后HTV-2再入大气层,在30~100km的临近空间作无动力的高超声速滑翔飞行。与传统的弹道导弹相比,HTV-2的飞行弹道低,减少了地方长程预警系统的反应时间。此外,在飞行过程中HTV-2还可以通过反作用控制系统改变飞行姿态以实现机动飞行,大大提高了突防概
率。
HTV-2飞行想象图
乘波体因为FALCON计划前期开发的小型化发射器(SLV)不能满足HTV-2飞行试验的要求,洛·马公司和美国国家飞行试验中心达成协议,采用轨道科技公司研发的“牛头怪”型运载火箭作为HTV-2的助推器。“牛头怪”型运载火箭是一个四级固体运载火箭,前三级用和平卫士洲际弹道导弹改装而来,第四级为猎户座38的上面级。实际发射HTV-2时,“牛头怪”型运载火箭取消了上面级,HTV-2飞行器通过适配器安装在整流罩内。

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