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投入極音速飛彈研發 飛彈專家蘇玉本直指成功關鍵在「這裡」

2024/06/04 09:41

圖為美國空軍第23遠征轟炸機中隊,和第49測評中隊的B-52轟炸機所屬官兵,今年2月底參加「極音速武器熟悉訓練」時,觀摩B-52轟炸機翼下掛載的黃圈AGM-183A極音速飛彈實彈。(取自美軍安德森空軍基地官網)

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〔記者陳治程、涂鉅旻、劉宇捷/桃園報導〕飛彈科技近十年日新月異,不只是飛彈導引技術持續更新,還能「抗大G」做離軸飛行,飛行速度更是從「超音速」(supersonic)朝「極音速」(hypersonic)邁進。獲選今年美國NAE國際院士的中科院顧問蘇玉本直言,飛彈性能要能跨進極音速,「材料」的選擇和散熱是重點;他認為,我國若要投入極音速飛彈研發,相關領域人才、資源充足,政府應加緊提出尖端計畫推行,方能不落人後。

40年前曾「過於前衛」 極音速飛彈成國防新趨勢

蘇玉本現擔任中科院飛彈火箭研究所顧問,他於今年榮獲美國國家工程技術學院(NAE)國際院士殊榮。對於極音速科技的重要性,蘇玉本受訪時,先以美國1980年代推出的「X-30」實驗性極音速儎台為例,他認為,儘管這架飛機當時太過「先進」,未能從圖紙、小比例模型成為現實的原型機,但其中所鑽研的材料學等科研基礎,40年後卻成為研製極音速飛彈的關鍵技術。

根據美國航太總署(NASA)的官方記載,美國國防部1986年與5間航太廠商合作研製的實驗性極音速巡弋儎台,全機採用多種高強度複材打造,宣稱最大速度可達25馬赫,且可以單節引擎推進,就能到巡航軌道(single-stage-to-orbit),看似相當「前衛」,但到美國國會1994年中止X-30研發計畫經費前,該機僅3分之1大小的模型,在高溫風洞中「飛」過,並未有原型機真正試飛的紀錄。

由美國國防部和5間航太廠商合作研製的「X-30」實驗性極音速巡弋儎台,自1986年推出到1994年國會中止資助前,僅有小比例模型的高溫風洞紀錄,沒有任何一架等比原型機出現過。(美國航太總署網站)

然而,這項計畫最後雖未帶來X-30的原型機,但卻在材料學領域有重大建樹,如耐高溫的碳纖維,輕量化鈦、鈹(beryllium)合金,以及高強度、耐腐蝕的鈦合金複材;搭配超音速的沖壓引擎技術,為美國日後的極音速科技領域奠基。

焦點回到極音速飛彈,蘇玉本解釋,這種武器的飛行速度不小於4.5馬赫,甚至大於5馬赫,研發難度會比從次音速邁進超音速更高;他進一步說明,由於飛彈高速飛行時,會與空氣摩擦,在邁入極音速階段時,「氣熱效應」(Real Gas Effect)會使接觸的空氣分子劇烈震動,進而影響飛行的穩定性。

蘇玉本舉例,當飛彈的飛行速度達到6馬赫,此時的氣熱溫度可高達1600K(約攝氏1400度),其中劇烈摩擦所產生的熱能,並非空氣散熱所能及,因此,他簡明點出「材料」的選擇,是左右能否進入極音速階段的「X因子」。

蘇玉本進一步解釋,由於飛彈高速飛行時會與空氣摩擦、而在邁入極音速階段時,「氣熱效應」(Real Gas Effect)會使接觸的空氣分子劇烈震動,影響飛行穩定性,這也是極音速科技領域的一大門檻。(美國航太總署網站)

國內人力、科研資源足 蘇玉本籲政府速啟「極音速」研發戰略

蘇玉本直言,就他的觀察,我國在極音速領域的人力、相關科研資源是有的,但他尚未看見政府對此有系統性的規劃在進行。他強調,極音速科技的研發,不只是對下世代飛彈科技、國防能力的投資,極音速科技還能帶動國防工業鏈的發展,像是材料學、AI(人工智慧)、專案管理等領域都會受益,無論於軍、於民,都有相當的外部效益。

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