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高超声速飞行器厉害在哪,陆海上和空中三军均

作者: 彩世界开奖app苹果下载  发布:2019-09-01

  出品:科普中国军事科技前沿

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彩世界北京pk手机版,  作者:兰顺正(察哈尔学会研究员)

▲“凌云”飞行器的模型,其体型看起来不算大

  监制:光明网科普事业部

彩世界开奖app苹果下载,在不久之前举行的国内某展会上,首次公开展示了一款我国国产的临近空间高超声速通用试飞平台—“凌云”的模型,而从这个曝光的外观上来看,该武器平台采用了有别于之前我们所知道的国内正在开发的临近空间助推滑翔高超声速导弹,其主要采用了超燃冲压发动机以此达到高超声速的目的,而这就是俗称的吸气式高超声速飞行器,那什么是超燃冲压发动机?,采用了这种方式的“凌云”又有着怎样的特点?其的背后又说明了哪些事呢?今天我们就来简单说说。

  在5月份的全国科技活动周暨北京科技周活动主场的军民融合展会上,国产“凌云”临近空间高超声速通用试飞平台公开亮相,这意味着中国的高超声速飞行器技术又进了一步。

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▲超燃冲压发动机的原理

  “凌云”临近空间高超声速通用试飞平台(图片来自网络)

超燃冲压发动机简单来说就是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机,其特点就是可以在飞行中获取氧气,因此其可以无需携带氧化剂,这样一来,就可以节省发动机的重量,也就是说在消耗相同质量推进剂的情况下,其本身可以产生大于传动火箭发动机4倍多的推力,故而其具有结构简单、重量轻、推重比大等特点。而采用了这种发动机的飞行器,就是上文说到的吸气式高超声速飞行器,这当中就包括了吸气式高超声速飞机、吸气式高超声速导弹等,这种飞行器的飞行速度可以达到5-6马赫以上,能够在临近空间进行飞行,且具有射程远、速度快,突防能力强的特点,因此备受世界各国的高度关注,甚至不遗余力进行相关方面的研发。但是为何这样一种发动机或者说采用了这种发动机的吸气式高超声速飞行器目前没办法大规模应用呢?理由很简单,因为这种超燃冲压发动机“太难搞定了”,其主要困难就在于吸气式高超声速飞行器在进行高超声速飞行时,其发动机在工作状态下吸入的气流速度都是在5-6马赫的高超声速以上,而要在这中速度下的气流中添加燃料并点火成功且保持较长时间的燃烧难度无疑是等同于在“18级飓风中点燃一根火把并保持它燃烧一段时间”,且如果采取一般冲压发动机的办法,即把气流减速增压,就会导致在5马赫速度以上时,气流减速增压所带来的高压强高温度会超过发动机材料承受极限,导致整个发动机烧毁,由此可见,其开发难度极大,故而目前在世界上,只有少数几个国家对于这种飞行器或者导弹的研发进入了一个样机测试阶段,比如此前美国的X-51A飞行器就曾在18.3KM的空中以5.1马赫的速度飞行了210秒,距离达到了426KM,但这个距离实际使用还存在一定距离。

  航空“新星”唯快不破

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  高超声速飞行器是飞行速度超过5马赫的飞机、导弹、炮弹等有翼或无翼飞行器的总称。由于蕴含巨大的军事和经济价值,所以高超声速飞行器已成为当今世界各军事大国纷纷投资的领域,成为21世纪航空航天事业发展的一个主要方向。

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  美国快鹰高超音速巡航导弹(图片来自网络)

▲陆基发射的“凌云”,由于吸气式高超声速飞行器无法在相对静止或低速状态下直接点火,因此需要一个助推火箭将其发射到一定速度和高度才行(由空基发射时,助推火箭的体积可以适当缩小,无须像陆基/海基发射时那么大,以保证战机的外挂/内挂)

  高超声速飞行器大致可分为两个种类:

而此次曝光的我国“凌云”,很明显,其就是作为未来我国军民两用吸气式高超声速飞行器的一个原理样机试飞平台,而从该飞行器的外观上看,其头部的四个进气道采用了独特的“X”形布局,很明显这样做可以较好的改善导弹的机动性能,且该弹的进气道采用“三面预压的亚燃----超燃一体化设计”,并与弹身融为一体,这样做的好处就是可以压缩整个飞行器体积,使其可以适用于多种平台发射,包括陆基、海基、空基等。而与此前说到的类似DF17这样的助推滑翔高超声速导弹相比,“凌云”的优势主要在于其可以“一弹多平台”,且由于助推滑翔高超声速导弹的弹头是无动力的,因此在弹道选择和规划上没有有动力的吸气式高超声速导弹来得灵活多变。

  第一类为吸气式高超声速飞行器,这类飞行器依靠自身高性能动力推进系统就可实现大气层内数倍音速的飞行器。超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机是这类高超声速飞行器的关键技术。

  第二类高超声速飞行器又被称为助推滑翔高超声速飞行器。目前助推滑翔高超声速飞行器大多采用技术上可行的火箭助推获得速度完成进入太空,达到最高点后下降进入大气层,进入大气层后通过气动升力效果在靠近大气层的边缘进行滑翔,最终抵达目标上空。

  高超声速飞行器一旦武器化,其首要特点就是一个“快”字。这类武器的飞行速度设计指标都在5马赫以上,因此能在很短的时间内抵达地球上的任何一点,迅速打击数千或上万公里外的各类军事目标。同时这类武器则可在瞬间跨越遥远的距离,使对方拦截兵器没有足够的反应时间和实施拦截的飞行速度,有利于突破对方防空火力拦截,达到出其不意的攻击效果。另外高超声速武器不但拥有精度,而且借助高速飞行获取巨大动能,通过直接碰撞杀伤目标,其产生的巨大破坏力适合打击加固和深埋目标。

  “东风—征服”名扬海外

  这些年来中国在第二类高超声速技术领域的发展引人瞩目,如2014年1月14日由美国华盛顿自由灯塔报首先向外界披露,中国于2014年1月9日首次测试的一种高超音速滑翔载具,2014年1月15日,中国国防部证实了这一消息。

  美国军方将这项高超音速滑翔式导弹载具试验对象命名为WU-14。WU指的是中国山西省五寨导弹基地,14为该型号首试年份,既2014年,中国国内也有舆论将其称为“DF—ZF”(即“东风—征服”的首字母)。外媒称,在随后的近3年时间里,中国已对该超高声速滑翔载具进行了7次测试,其中6次被认为成功。

  “凌云”高超声速飞行器厉害在哪

  一直以来,中国的第一类高超声速技术显得有些默默无闻,在国际上这类飞行器知名的主要有美国的X-51、俄罗斯的“锆石”等。而本次的“凌云”可谓是帮助中国补齐了这块短板。

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  “凌云”头部进气道特写,从这里可以看到它采用了弹头进气布局(图片来自网络)

  从相关图片可以看到“凌云”高超声飞行器弹头布置有X形四进气道,所以应该是采用的超燃冲压发动机。超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。所谓冲压,就是利用飞行器飞行时的迎面气流的压力,使其进入发动机后自然压缩。当飞行速度小于5倍声速时,冲压发动机吸入的空气被压缩后,气流速度会下降到低于声速;但飞行速度再增加,压缩后的气流速度将高于声速。也就是说,燃料必须在高于声速的气流中燃烧,即所谓“超声速燃烧”。由于超燃冲压发动机可以在攀升过程中从大气里获取氧气,因此可以放弃携带氧化剂,节省重量,就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下,超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。

  可问题在于,超燃冲压发动机的研制同样是障碍重重。首先,流过超燃冲压发动机的空气只有几毫秒的通过时间,要想在这样短的时间内完成压缩,并使燃料与空气迅速、均匀、稳定、高效地掺混、点火并燃烧,技术上十分困难,如同“在十二级大风中点燃一根火柴”。其次,超燃冲压发动机需要克服的另一大难题是材料。由于发动机工作时具有极高的热负荷,因此需要使用最高性能的耐高温复合材料。虽然有消息称“凌云”飞行器在数年前就已在社交媒体露过面,但此次官方正式公布无疑是向世人宣布中国的超燃冲压发动机技术已经趋于成熟,这为中国自己的高超声速巡航飞行器打下了坚实的基础。

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