北京上空的神秘螺旋，曝光中国高超音速飞行器独家技术

作者：张亦驰

27日晚，包括北京西南部上空出现了一大奇观，天空中出现了一个巨大的“飞行手电筒”。这应该是一次高空飞行器飞行时的尾烟受到太阳照射后造成的。因为尽管在地面上看，太阳已经“落山”，但是，太阳那时候仍能够照射到高空的飞行器。

从这张照片能明显看出螺旋上升和俯冲的轨迹。

关于这个现象，之前很多文章进行了分析。目前基本一致的判断是，并非是卫星发射造成的。这被普遍认为这是一次高超声速飞行器的飞行试验或者反导导弹试验。尽管从第二个发光点看，有向下俯冲的趋势，很可能是用于对地攻击的高超声速飞行器。看空天的判断也更倾向于是一次用于对地攻击的助推滑翔型高超声速飞行器试验。但是从航班上拍摄的照片来看，其俯冲时的高度较低，可能在20公里或者更低高度，因此不排除是第一级坠落的可能。

从民航客机上拍摄的照片。民航客机的巡航高度在8000米上下（当然此拍摄高度可能更低），由此来看，该飞行器的顶点高度不超过20公里。

有意思的是，在飞行器上升段，有一个螺旋状的轨迹非常明显。有人认为这个轨迹是高空的风吹出来的，不过能吹出这样规则的形状，恐怕是小概率事件。看空天认为，这很可能是助推滑翔型高超声速飞行器在助推段进行能量管理机动留下的轨迹。

这个角度看，俯冲的轨迹很明显。

助推滑翔型的高超声速飞行器主要包括两大部分，一部分是用于助推的火箭发动机，另一部分是滑翔器。其射程一方面与滑翔器有关，包括其滑翔器自身的升阻比、不同的姿态等等因素；另一方面受到发动机关机时的速度影响，此时的速度越大、射程越远，速度越小，射程就越小。为了调整其射程，可以双管齐下，一方面从滑翔器的姿态控制入手，另一方面就是控制助推段的关机速度了。

助推滑翔型高超声速飞行器的射程，与滑翔器的升阻比、飞行姿态有很大关系。

进行能量管理机动的目的是通过调整关机速度来调整射程。目前，实战型的助推滑翔型高超声速飞行器的助推器以固体火箭发动机为主，由于固体火箭发动机通常采用耗尽关机方式，也就是一直烧到燃料耗光为止，很难随机控制发动机推力、燃烧时间，其设计时主要考虑得到最大射程时的能量。所以在小射程飞行时会出现能量过剩的问题，不利于滑翔器的飞行控制，就有必要采用能量管理。

美国陆军的AHW高超声速飞行器的弹道。其固体火箭发动机关机点速度对射程影响很大。它似乎并未采用助推段的能量管理机动。

在助推段，可采取姿态机动飞行，按照一定的俯仰、偏航程序进行机动飞行，其中螺旋状飞行就是一张能量管理方式，进行能量管理机动时，推力矢量系统进行转弯控制，推力沿速度轴分量减小。同时导弹大侧滑角、大攻角的机动，也导致阻力大增。通过上述综合因素消耗能量，降低飞行器的最大速度。进而影响滑翔段的最大射程、最小射程。

美国的“萨德”拦截弹起飞后采用能量管理机动消耗能量，用于拦截大气层内的目标。美国官方最初解释其能量管理机动的用途时称，为了使导弹始终处于靶场范围内。

目前这一技术只在美国的“萨德”反导拦截弹上应用过，其在起飞后不久的能量管理机动就是一个螺旋上升的过程。在助推滑翔式的高超声速飞行器上使用这一技术，中国可能是独家。

此次试验疑似进行助推段的能量管理机动，很可能是有意减小飞行器射程，使其始终处于靶场测控系统范围内，利于靶场的测控。

中国此次试验，飞行器的助推段疑似进行了螺旋上升，可能为能量管理机动。不排除此次试验为反导试验的可能。

此外，当滑翔飞行器与助推器分离后开始无动力滑翔时，则进入能量消耗的过程，能量消耗方式决定了滑翔段的射程以及终端能量的大小。对滑翔段的能量管理，也可实现对滑翔段射程的控制。在滑翔段，可通过阻力加速度剖面的设计来实现能量管理，阻力加速度剖面设计是一种给出倾侧角指令的方式。通过阻力加速度剖面的设计，调整滑翔过程中能量耗散速率，以实现射程调节。