中國研製高超音速武器困難重重 俄羅斯苦勸中國別搞了

顫抖吧!美帝!反導體系崩潰了

資料圖

按照美國媒體說法,中國新型高超音速武器已經進行了6次試驗,並且全部獲得成功。這說明該武器計劃正在穩步快速推進,很有可能在5年內進行部署。這種先進的高超音速武器一共有三個國家可以研製,即美國、俄國和中國。這些武器的極高速度,外加它們的機動性和可以在規避雷達的較低高度飛行的能力,將使它們遠不像現有飛彈在面對飛彈防禦系統時那樣脆弱。外界相信相信俄羅斯在2009年前也嘗試研製高超音速飛行器,但是詳細細節不為外人所知,俄羅斯進展都不大的技術,中國能成嗎?

事實上,高超音速飛行器的研製難題很多,從美國開展的相關研究試驗中,就可窺一斑。

首先,發動機研製困難重重

以有動力高超音速飛行器為例,要將飛行器在大氣層內的飛行速度提高到5倍音速甚至更高,衝壓發動機必須利用超音速氣流來燃燒燃料。雖然超音速衝壓發動機進氣口形狀特殊,能減緩吸入空氣氣流的速度,但無法將空氣氣流的速度降低至亞音速。這種情況就帶來了一個大難題:讓衝壓發動機吸入超音速氣流,並且在超音速空氣氣流中點燃燃料。對此,有人以"在颶風裡點燃一根火柴並保持燃燒"來形容其難度。

其次,氣動控制難度大

目前,人類對高超音速高空飛行過程中複雜氣流場的分析與預測,以及大空域和寬馬赫數下的飛行控制還知之甚少,需要進行大量的高速風洞試驗、計算機模擬,更需要進行實際飛行測試,技術難度和研製風險都很大。

以美國HTV-2高超音速飛行器為例,其飛行速度要經歷從22倍音速再入,16倍音速以上速度開始滑翔,最後減速到4倍音速的過程;飛行高度也從60公里左右開始,最後降低到20~30公里,飛行距離高達5500公里,其橫向機動能力也有2000公里。HTV-2項目經理曾經很無奈地說:我們知道如何將飛行器送入近空間,也知道如何再入大氣層進行高超音速飛行,但我們不知道如何在高超音速飛行下進行氣動控制。

資料圖:中國高超音速武器想像圖,究竟什麼模樣官方未曝光,一切都只是猜測

再次,熱防護系統和結構設計困難

由於高超音速飛行器要進行慢則5倍音速以上,快則十幾倍音速的飛行,即使飛行高度在空氣稀薄的高空,氣動加熱現象仍然非常嚴重。

因此,為了保證飛行過程中飛行器的安全,需要使用耐高溫、抗氧化、結構強度高的先進輕質材料,同時要精心設計飛行器的氣動外形和殼體工藝。如美國HTV-1飛行器在研製過程中使用了曲面構型。但由於在殼體製造中對材料應力考慮不足,洛馬公司最終跳過HTV-1直接研製HTV-2,並吸取教訓使用了易於製造、工藝更成熟和簡單的低曲率的殼體,但HTV-2在第二次飛行試驗時仍然因結構解體而失敗。

高超音速飛行器在面對外部超高溫的同時,內部要保持常溫,以保證內部載荷和設備的正常工作。相關資料顯示,HTV-2的表面溫度約為2000度,同時內部溫度僅有約37度。

此外,高超音速飛行器在高溫高壓下的密封和連接技術、耐熱隔熱透波的一體化材料以及製造工藝,同樣是熱防護系統要面對的巨大挑戰。

最後,制導、導航和控制(GNC)技術難度大

GNC是高超音速飛行器完成任務的基本保障,但高超音速飛行器面對的GNC技術難度要比傳統飛行器大得多。目前人類對高層大氣的了解仍十分有限,高超音速飛行器在高空稀薄大氣中飛行時會出現長時間的黑障,這就限制了地面指令、衛星導航等技術的運用。

在高超音速飛行狀態下,來自外界或是本身微小的擾動就會被快速放大,從而帶來巨大的麻煩,因此飛控傳感器和控制系統需要儘快對姿態異常作出反應。

對此,有科學家以"開著5.8公里/秒的賽車避開賽道上坑洞"打比方,形象地介紹了GNC系統的研製難度。此外,GNC系統必須根據飛行器先進氣動布局和控制機構進行設計,其技術難度更是可想而知了。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat35/node876868

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