天下武功唯快不破,设计师当然希望导弹的飞行速度越快越好。但是,追求高速度的同时,产生两个主要制约因素,一是速度越大空气阻力越大;二是弹体与空气摩擦会产生热量,当速度大于2.5马赫,热量就开始堆积,需要对弹体进行隔热设计。
长剑-20空射亚音速巡航导弹
我们把飞行速度小于音速的导弹成为亚音速导弹,超过1倍音速的称为超音速导弹,超过5马赫的称为高超音速导弹。战斧、口径与长剑等属于典型的亚音速巡航导弹,使用的是涡扇发动机作为巡航动力,巡航速度低于音速。这类导弹的速度不高,阻力较小,高效率的小型涡扇能给巡航导弹带来1500公里以上的射程。
鹰击12超音速反舰导弹
超音速巡航导弹一般用来攻击高价值且有较强防空能力的海上军舰,也就是超音速反舰导弹。如鹰击12反舰导弹,1.5马赫10至15米高度贴海面巡航,末端加速到3马赫进行攻击。同样道理,速度越高,阻力越大,提高速度的同时限制了射程。机载型号鹰击12反舰导弹的最远射程也就约400公里,比亚音速巡航导弹小得多。
锆石高超音速巡航导弹
俄罗斯的锆石高超音速巡航导弹的巡航速度达到5至6马赫,末端攻击速度达到8马赫,同时空射型射程居然达到1000公里,几乎实现了速度与射程的双丰收。锆石导弹的飞行弹道比较高,约在50至70公里的高空进行有动力飞行,空气稀薄阻力小,高超音速飞行产生的激波还能提供升力,射程大幅度增加。它飞行轨迹犹如“打水漂”,这类武器称为“飞行棋”或者“乘波体”。2018年锆石导弹已经量产,成为世界上第一款服役的高超音速巡航导弹,拦截难度相当大,该领域俄罗斯领先美国15年。
东风-26弹道导弹的双锥体弹头
弹道导弹的飞行轨迹与上述三类导弹又完全不一样。导弹发射阶段,速度由0逐步提高到至少第一宇宙速度7.9公里/秒(约23.2马赫),越过空天分界线,也就是“卡门线”,距离地面约100公里,进入太空。弹头在太空以23马赫以上的速度飞行,进入目标上空后再入大气层。20马赫以上的初速再入大气层,100公里的距离只需要十几秒的时间,导弹不像飞船的返回舱需要减速,弹头采用椎体结构减少空气阻力保持速度,加上势能转化,末端攻击速度往往能够保持20马赫以上。由于速度太高,弹道导弹进入末端攻击模式,非常难以被拦截。