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中国科学院日前公开了一款外形近似于等腰三角形的高超音速飞行器MD-19,速度高达6.56马赫。这款飞行器采用了宽体胖机身,搭配背部大大的翼面,看起来像一只穿了连体衣的大鸟。
这一设计突破了人们对传统高超音速飞行器纤细流线型的固有思维和刻板印象,让人恍然大悟,原来高超音速飞行器可以这么大,这么玩。
高超音速飞行中有一个巨大的难点,机体最前端因为承受的阻力最大,飞行中势必产生巨大的向下压力,从而使飞行方向发生偏离,机体承受更大的阻力,削弱飞行器的爬升能力。
面对全球性难题,我国的研究人员广开思路,将设计缺点转化为飞行优势。我国科研人员用了10年时间,进行了多次风洞测试,最终在机体上方成功设计出大面积的机翼,前鼓后凹,从而将向下的压力转化为向上的升力,化劣势为优势。
目前达到这种功效的全球仅此一款。
话说回来,为何我国突然在这个时候公布这款飞行器MD-19,那是因为美国前不久刚刚成功试飞了一款超高音速飞行器HTB-1,其速度达到了惊人的5马赫。美国人很开心,在网上载歌载舞,不过很快他们就高兴不起来了。
因为我国这一次不仅公布了MD-19飞行器的外型特征和试飞原型机视频,最杀人诛心的是公布了它的试飞时间——2021年。那一年,这款高超音速飞行器在酒泉卫星发射中心升空,并且完成了20分钟的试飞测试。
这让我们恍然大悟,原来我们在高音速飞行器上,居然“一不小心”已经领先美国三年了。
实际上,中国领先的远不止这个时间点,因为从民族特性上来讲,美国人张扬,有点成绩就吹得高大上,脱离实际,做了80分的事情会跳起来像得了100分一样,忽悠欺骗对手一整套,星球大战计划直接把苏联忽悠得瘸腿、栽跟头。最近的一次是把我们的歼-20升力忽悠成了天下第一;相对而言,中国人内敛,军事秘密格外保密,得了100分会谦虚得像刚及格似的。
台湾名嘴赖岳谦对此表示:“大陆对于武器装备秉承的是‘探索一代、预研一代、研制一代、装备一代’,大陆现在愿意公布这款飞行器的视频,说明该飞行器已经成功了,并且技术还非常成熟。”
高超音速武器的概念是第二次世界大战时德国科学家桑格尔提出的。桑格尔当时的目标是在高层大气中滑行,之后中国科学家钱学森在他的研究之上又提出新理论,称为“钱学森弹道”,定义为在临近至太空底线卡门线以高超音速5马赫以上的速度飞行。
高超音速武器具有飞行距离远、飞行速度快、能对远程目标实施即时打击、机动性强、难以被卫星和防空雷达探测到,具有较高的对导弹防御系统的突防能力等特点。一句话,高超音速武器有百利而无一害,但当时的科技和工业制造能力无法实现这些构想,所以很长时间以来,全球绝大多数国家在高超音速武器上都只能是纸上谈兵。
美国作为全球霸主,在未来的战略中,将作战范围全球化视为必选项,因此一直孜孜不倦地寻求发展高超音速武器和飞行器,实现在未来战争中,可对全球任何地点的任何目标进行快速打击。
其实,美国高超音速飞行器设计方案最早也是由钱学森提出的,美国很早就在高超音速飞行器上投入了大量人力、物力,一共分为四个阶段:
第一阶段,20世纪50~60年代,美国提出了空间轨道机动飞行器,以火箭发动机为推进动力,将飞行器带入近地轨道滑翔。美国在1955年研制出了X-15型飞行器,并进行了199次试验,创造6.72马赫速度纪录。不过近地轨道距离地面太高了,当时的技术送上去就只能靠降落伞回来了,也难以实现对地面的精准打击;
第二阶段,20世纪60年代中期~80年代中期,基于第一种的弊端,美国提出助推滑翔再入飞行器。这个阶段和第一阶段相比,动力和飞行方式不变,只是飞行器还能降低高度,在大气层外飞行,不过回家还是老样子,用降落伞;
第三阶段,20世纪80年代后期~21世纪10年代,美国基于前面两种的局限性,首次提出自带动力的吸气式高超音速飞行器。当时有两种动力方式的方案,美国NASA在1984年首先论证了以氢为燃料的吸气式高超音速飞行器,接着在2000年全力转向发展超燃冲压发动机,并制定了X-43A飞行器计划,设计速度7~10马赫,飞行高度在29~34km之间;
第四阶段,21世纪10年代至今,美国提出多种飞行方式并行发展,即超燃冲压发动机与助推滑翔并行的发展模式,让飞行器既能进入近地轨道飞行,又能再入大气层滑翔。
完成技术论证,找到发展方向后,在2010年美国制定了雄心勃勃的高超音速发展计划,并研制出“驭波者”进行了首飞,进度甩下中俄两条街。
但美国很快就在高超音速飞行的提升上遇到瓶颈,因为往上走没有与之相匹配的风洞可用。高超音速武器的研发绕不开风洞技术。美国虽然拥有世界上最多的风洞,但大多数建于冷战时期,都在10马赫以下,难以满足高超音速测试的极端需求。
相比之下,虽然中国是在2014年才开始跟进高超音速武器的,俄罗斯更迟直到2016年才开始跟进,但俄罗斯的风洞技术达到20马赫,中国最先进的JF-22风洞更是惊人,能模拟30马赫以上的高速气流环境,远远领先美国的10马赫。
风洞技术的制约,让美国起了个大早,赶了个晚集,
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