王孟源的博客
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打印日期:2019/12/13
【军事】从美国看閲兵
2019/10/03 01:39:09

两天前刚把网络升级到400Mbps,晚上就有閲兵可看,很是幸福。FHD仍然流畅,画面显示得很清晰,可惜央视导演选景和切换的功夫,和国际水平仍然有些距离,算是美中不足。


这次展示的新装备,根据介绍占了40%;这当然是和以往的閲兵作比较。象是15式轻坦,东风41或是红箭10导弹,虽然是第一次参加閲兵,其实大家已经很熟了,我也没有必要再次重复人人都知道的细节。


其它如新型火箭炮、自转旋翼机(Autogyro)、新式突击步枪、利剑无人攻击机(量产版)等等,都是我第一次看到实件图象(并不代表它们是全新的,也可能是我孤陋寡闻)。不过解放军当前的头号要务,在于吓阻美国参与任何发生在中国周边海域的军事冲突,所以我想专注在对其有明显影响的装备上;其它的如果我能插上几句话,就先简单说一说。


新火箭炮据称是370毫米口径,射程大于200公里(非常保守的估计,有电视访谈中现役军人说射程是以往的七倍,可惜“以往”的定义不明,可能是122毫米火箭炮的40公里),这足以在台海战争中攻击纵深目标。精确度不会是问题,因爲现在制导用的电子元件已经被白菜化了。


自转旋翼机是很有意思的飞行器,它用来产生升力的主旋翼,一般并没有动力(有些设计在起飞的时候例外),所以和直升机相反,它在前进时,主旋翼是后倾而不是前倾。飞行的推力则来自和飞机类似的螺旋桨。自转旋翼机的速度、载重和升限都不能和直升机相比,但是简单廉价,噪音又低,的确适合特战部队做中短程的跳跃穿插。


新突击步枪的编号没有被公布。从外观来看,中规中矩,符合世界最新的潮流。如果我们假设内部也一样是遵循目前的主流设计,那么就应该是短行程活塞传动(Short-Stroke Piston),旋转闭锁枪机(Rotating Bolt)。过去20年,世界上真正重要、知名的新突击步枪都采用同样的原理,其中最受推崇的,是德国Heckler & Koch的HK416和比利时FN的SCAR。我想中国的枪械工程师很可能不会浪费时间去重新发明轮子(Reinventing the wheel),而是参考一个成熟而且很成功的既有设计,就像当年95式步枪参考了法国的FAMAS。不过他们选择HK还是FN,目前并没有足够的信息来判断。我个人的主观臆测是后者,主要因爲HK是美国M16的大改型,共军可能对它有点排斥;SCAR也是为美军设计的,但没有大量采购。


利剑无人攻击机其实不算全新的武器,早在2013年首飞,照片立即传遍网络。不过当时的原型机还没有对尾喷口做隐身处理,发动机的后段裸露在外。到了2017年,有航展的模型显示完整隐身的版本。现在则是第一次有量产型公开亮相。


因爲利剑的历史久,曝光次数多,它应该是已经服役了。虽然尺寸和航程不能与美国战略空军的B-2和B-21相比,尤其航程短限制了它在反介入作战中的作用,但要执行战术级别的隐身攻击(亦即在美军体系里,F35的主任务),还是游刃有余的。近在咫尺的第一岛链,应该是它的主要目标。


言归正传,这次閲兵里,对西太平洋的A2/AD(Anti-Access/Area Denial,反介入)作战有直接贡献的全新兵器,是东风17高超音速导弹、无侦-8高空高速无人侦察机和HSU001型水下无人潜航器。与前面讨论的几项装备不同,它们的技术特别先进,展出的数量也不大,所以我认爲还不能确定已经批量列装战斗部队。共军素来有把原型机拿出来参与国庆閲兵的传统;这种“不能而示之以能”的做法,在以往技术落后的时代格外重要;最近比较少见,但是在美军仍有若干技术优势的今日,用来直接吓阻美方的武器被稍微夸大,我想是符合孙子兵法的精神的。



东风17(上图)是一个很重要的突破,它拥有全球第一个定型并可能已经实战部署的乘波式高超音速滑翔弹头。比起上一代的双锥体滑翔器,在升阻比上有显著的优势。


历史上,美国在冷战结束后,利用俄国衰弱的机会窗口和新出现的高精度雷达电子元件,部署了能拦截核导弹的反导系统,单方面打破核吓阻的平衡。所以当中国崛起、俄军也开始重建之后,这两国不但必须研发与美军对等的反导系统,也有动力开发压倒它的高超音速武器;美国没有马上反应过来,以致反而在高超音速飞行器的研究上落后了。


我不能确定东风17选择使用哪里一型既有的固态燃料发动机。假设它使用大直径的第一级,那么因爲高超音速滑翔的气动阶段可以大幅延展射程,东风17能覆盖关岛和其它第二岛链的重要目标还是有可能的。如果用的第一级比较弱,则射程可能只有2000公里左右。不论如何,与以往的弹道导弹相比,大气层内滑翔的弹头基本不畏中段拦截系统,例如THAAD和Aegis,即使是专做终端点防御的爱国者3型效率也会降低。


然而岛屿这类固定目标的价值,还比不上舰队。东风17的射程应该超过早期型的东风21,所以要开发出反舰版,并没有原理上的困难。不过高超音速滑翔毕竟是全新的技术,要用来追踪打击能高速机动的海上目标,在工程上有大量工作要做。这次的展示并没有相关的宣布,必须做的海上实弹测试也没有被军迷注意到,应该是还在工程研发的早期。不过如果在2025年的閲兵中,出现反舰型的高超音速导弹,我并不会吃惊。


有台湾媒体大惊小怪,讨论这个新“威胁”。其实考虑东风17的射程,以及台湾岛上任何军事目标距离大陆都不超过300公里的事实,基本可以确定东风17并不会被浪费在第一岛链里最近的目标上。真正在登陆作战上有直接应用的,是前面提到的新火箭炮。



无侦-8(上图)是在美国D21和X24B之后,世界上首个被公开的军用锐三角翼高空高速小型飞机(近年有几次目击者报告,宣称看到类似形状的美军侦察机,不过即使是真的,它也应该远大于WZ-8)。单从机翼的形状就可以估计出极速在马赫3-5之间,实用升限(Service Ceiling,亦即可以稳定平飞再加一点操作余裕的最大高度)不可能超过70公里。前者是因爲机翼后掠角必须由激波的角度决定,后者则是因爲机翼能产生的升力在30公里高度以上随大气密度降低而迅速衰减,在90公里高处已经可以忽略不计。这个高度叫做Karman Line(根据Theodore von Karman而命名,他也是Karman Vortex Street的发明者),一般四舍五入说是100公里;既然在Karman Line之上就无法做气动飞行,所以它也被认爲是内空间的起点。


最让我吃惊的一点,是WZ-8没有进气口,所以用的不是冲压引擎,而是火箭发动机,这和X24B相同,D21就不一样。因爲X24B的机翼形状也相当接近WZ-8,我原本想拿它来当参考,以估计后者的性能参数。不幸的是,X24B并不是一个实用的机型,它纯粹是设计来测试举升体(Lifting Body)外形的升阻比,所以发动机推力严重不足,只有3600N,没有可比性。


使用火箭发动机的好处,在于它对空气密度完全不在乎,可以用在比冲压引擎飞得更高的飞行器上。冲压引擎飞机的实用升限,普通是30公里出头,那么WZ-8的升限就应该在35-70公里之间,最可能是略高于50公里。这已经超出世界上所有主流地空导弹的最大射高,也应该是WZ-8选择火箭发动机的主要考虑。


不过火箭发动机有两个主要的问题。首先它必须自带氧化剂,所以航程一般低于冲压引擎。还好在更高的高度飞行阻力更小,会有若干补偿。其次可回收的火箭发动机必须用液氧,这种超低温液体对军事装备来说完全不适用,因此不论WZ-8选择固态火箭或是常温液态燃料,发动机都必须设计成可以简单拆卸的模块。


我原本觉得WZ-8有双发动机,所以可能用的是某型导弹既有的固态火箭(因爲一台中型液态发动机比两台小型的要明显更高效些,固态火箭上的差距就不大),但是后来有人给出型号资料,引领我到中国YF(液发)系列火箭的列表(参见https://zh.wikipedia.org/wiki/YF%E7%B3%BB%E5%88%97%E7%81%AB%E7%AE%AD%E5%8F%91%E5%8A%A8%E6%9C%BA ),我才明白在1-4吨推力之间有个空白,那么爲了避免特别开发新型发动机而使用两台推力为6500N(约640公斤)的YF-50A(YF-50有从A到D四个子型号,YF-50A是WZ-8专用的,其它三个型号用在发射卫星的上面级)并联就算合理。常温液态燃料毒性大,处理起来比较不方便,但是中国的液发变推力火箭技术已经很成熟,可以长时巡航,效率比固态火箭要高许多,所以权衡得失,还是液发较优。


上月印度的探月飞行器在着陆过程中坠毁(印度说是“硬着陆”),其原因极可能是减速系统故障。印度没有变推力技术,所以用了五个800N推力的火箭,靠开关个别发动机来调整总推力;这样复杂的设计,出事的机率当然大幅增加。中国的嫦娥三、四号用的是单发推力为7500N的变推力火箭,这是特别为嫦娥计划全新开发的,不在前面的列表之内,不过可靠性显然还不错。



HSU001(上图)是世界上第一批实用化的大型无人潜水器(LDUUV,Large Diameter Unmanned Underwater Vehicle)之一,对应著美国还在实验开发中的LDUUV-INP(Innovative Naval Prototype,这是计划的名称,计划中的型号之一是Snakehead,下图),以及俄国的Harpsichord-2R-PM(Клавесин-2R-ПМ,羽管键琴,下下图)。




美国的LDUUV直径大约1米,排水量5吨左右,续航力40-80小时。我估计HSU001的直径1.1米,上浮排水量4吨,下潜排水量6吨,续航力类似。


目前中小型的UUV主要用在扫雷,未来还可能作爲机动侦察站,成爲新一代反潜的利器;最后可以开始装备武器,成爲察打一体的节点。这和历史上无人机一开始就以侦察任务爲主,有所不同;毕竟水的阻力远大于空气,即使是很小型的无人机也能相对快速地抵达目标区域,UUV则必须大型化之后,才能有足够的速度和续航力来执行类似的任务。


所以美军已经在同时开发四个尺寸级别的无人潜水器,除了LDUUV之外,较轻型的叫做“Robot”,而不是“Vehicle”,包括排水量在50公斤以下的MPAUR(Man-Portable Autonomous Underwater Robot),例如Mark 18 Mod 1 Swordfish,和排水量高于50公斤的LAUR(Lightweight Autonomous Underwater Robot),例如200+公斤级的Bluefin-12S。能称得上Vehicle的有LDUUV和更重的XLUUV(Extra Large Unmanned Underwater Vehicle,排水量超过10吨);它们有舱室,可以携带酬载,以提高任务效率和弹性。目前已知的XLUUV包括200吨级的Cutthroat LSV-2和稍小一些的Orca,两者都有发射鱼雷的能力。


美军的UUV都还没有定型量产。我相信共军必然也有类似XLUUV的超大型无人潜水器在研发之中;2025年前后,应该会有500吨级的原型机,不过要用卡车拖载显然不实际,或许海军閲舰仪式中可以见到。


【后注一】今天是2019年十月4日,网上有一些新的消息,我觉得可信度略高于50%,所以在这里转述一遍:首先,新突击步枪似乎与HK416比较类似;WZ-8已经部署并使用过了(亦即多次飞临台湾上空);HSU001以侦察爲主,可能没有像美国LDUUV的大型货物舱。


【后注二】今天是2019年十月9日。去年有一张照片(参见下图)公布了一个无围壳的新潜艇,在九月被美国民用侦察卫星拍到,从而给出精确的尺寸:150英尺长,15英尺宽;这对应著500吨左右的排水量,正是我在正文中揣测的下一代超大型无人潜水器的吨位。虽然这个原型似乎还是传统的有人设计,但是作爲超大型无人潜水器的基础是可行的。



【后注三】我一直觉得奇怪,爲什么大陆军事论坛上很多人从一开始就能断言新步枪内部设计模仿的是HK416。今天看到下面这张据称是已经流传一段时间的图片,才明白他们的根据或许就是它。