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前一阵子,湖南卫视栏目《以先辈之名,立时代新功》中,首次公开了由中科院力学所联合四川腾盾科创,实施的“鸣镝-19”宽域空间飞行器试验。消息一出,立刻引发了军迷们的热情。

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关于该飞行器的解读层出不穷,比如大伊万就不止一次地看到,有人把该款飞行器解读为空天飞机,甚至是空天轰炸机,认为有了“鸣镝-19”,我们的新一代战略轰炸机,有没有就无所谓了。

那么,到底什么叫做宽域空间飞行器?“鸣镝-19”型宽域空间飞行器的性能怎样、意味着什么?“鸣镝-19”真的如外界传言的那样,可以作为新一代空天战略轰炸机使用吗?

“鸣镝-19”同样引起了外媒的高度关注

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这就是本文需要弄清楚的三个问题,老规矩,我们不多说废话,现在就直接开始分析问题。

宽域空间飞行器的概念
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宽域空间飞行器的概念

首先明确概念和技术问题,什么叫做宽域空间飞行器?所谓的“域”,航空术语上主要指的是一个飞行器飞行包线所包含的范围。

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而“宽域”,则意味着这架飞行器,可以在比较宽的包线范围内,具备较好的操作性。 这个“域”往往指两个物理量,一个是飞行速度, 一个是飞行高度 。

所以,报道中提到的“宽域空间飞行器”,一般指的也就是以这两个物理量衡量,在比较大的速度范围,在比较大的高度范围内,都具备良好操作性、具备较好的机动性能的空间飞行器。

我们都知道,现役的所有飞行器,包括航空和航天飞行器,其实在飞行速度和飞行高度上,限制很多。

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比如现役的民航客机,都只能用于亚音速速段、飞行高度在平流层;现役的第五代战斗机,飞行速度在2倍音速左右、飞行高度在平流层上;现役的高超音速飞行器,飞行速度在5到10倍音速、飞行高度在临近空间、在低层大气中不具备较好的飞行性能。

也就是说,现有的所有飞行器,它的速度范围、高度范围,要么是偏低,要么是偏高。没有一种飞行器,可以同时兼顾从亚音速到跨音速、到超音速再到高超音速,从低空到高空到超高空再到临近空间的飞行要求。

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而次次中科院力学所的宽域空间飞行器,就是一种同时兼顾了从低空到临近空间,从跨音速到超音速到高超音速的飞行器。这种飞行器横跨的飞行“域”非常广,飞行包线也非常宽大,因此顾名思义,被称为“宽域空间飞行器”。

“宽域空间飞行器”的技术难点在哪里呢?重点在于两点:

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其一,是动力关。宽域空间飞行器的速度范围、高度范围极大,速度范围涵盖了0.8到1.0倍音速的跨音速速度范围、1.0到4.0倍音速的超音速速度范围、4.0倍音速到10倍音速左右的高超音速速度范围, 这三个速段对这架飞行器动力系统的要求大相径庭。

在亚音速和到2倍音速左右,使用涡轮风扇发动机足以满足技术要求;但是在4.0倍音速左右,涡轮风扇发动机已经难以满足其技术要求,必须使用亚燃冲压冲压发动机;而到高超音速速段,亚燃冲压发动机总压恢复系数低,进气效率低,进气口空气流速低,无法确保飞行器飞到高超音速去。

因此, 高超音速速段不能使用亚燃冲压发动机,要么使用火箭发动机,要么使用超燃冲压发动机等新概念发动机。

美军SR-71“黑鸟”装备的J58变循环发动机工作原理

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这也就意味着,宽域空间飞行器上不能只配备一台发动机,必须配备多套动力系统以满足不同速段的要求。

目前,一个总的趋势是在亚音速和超音速速段,配备变循环发动机,变循环发动机可以通过改变发动机内部的几何结构,来改变发动机的模态,比如涡轮喷气、涡轮风扇、冲压等。而在高超音速速段配备新概念发动机,比如超燃冲压发动机和脉冲爆震波发动机等。

但是,无论是变循环发动机,还是超燃冲压发动机,还是脉冲爆震波发动机,研制难度比较高,目前都没有实际运用,因此是为宽域空间飞行器研发路线上的第一个“拦路虎”。

电影《壮志凌云2》中的SR-72“暗星”

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其二,是飞控关。同样是宽域空间飞行器的速度范围、高度范围极大,从跨音速速段到超音速速段,飞机的飞控系统是一种控制模态;到超音速速段后,飞机升力中心向后移动,形成低头力矩,需要飞控系统进行补偿,飞机的控制律相比亚音速速段有一定的改变;再到高超音速速段,飞机的控制律又有新的变化。

因此,宽域空间飞行器对飞机的气动外形设计,飞控系统参数选择,包括飞机的热管理等,一样是极大的考验,是飞行器研发上的第二个“拦路虎”。

“鸣镝-19”的性能如何
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“鸣镝-19”的性能如何