X-51A超高聲速飛行器
X-51A超高聲速飛行器
新聞提示
“乘波者”抓住了最后機(jī)會(huì)。日前，美國(guó)X-51A型高超音速飛行器成功完成最后一次試飛。此前，“乘波者”共進(jìn)行過(guò)三次試飛，均未能實(shí)現(xiàn)以6倍音速飛行300秒的初始計(jì)劃。
這一次，以5.1倍音速飛行了3分半鐘之后，“乘波者”墜入太平洋自毀。雖然沒(méi)達(dá)到6倍音速的設(shè)計(jì)速度，但制造商之一的波音公司宣稱(chēng)，這次試驗(yàn)取得了“歷史性成就”。因?yàn)樵谀?分半鐘里，普通導(dǎo)彈已經(jīng)無(wú)法擊中它了。
作為美國(guó)國(guó)家航空航天局的“寵兒”，“乘波者”有何過(guò)人之處？請(qǐng)看解讀。
試飛路不順利
“乘波者”崎嶇坎坷的試飛之路從2010年就開(kāi)始了。
那一年，由普惠公司和波音公司制造的4架“乘波者”驗(yàn)證機(jī)交付美國(guó)空軍。美軍希望通過(guò)多次測(cè)試，使其最終達(dá)到以6倍音速飛行300秒的計(jì)劃。
2010年5月28日，“乘波者”第一次試飛打響?！俺瞬ㄕ摺币约s5倍音速飛行了143秒。后來(lái)，飛行器失去加速度和推力，空軍地面控制人員遙控將其摧毀。雖然失敗了，但“乘波者”表現(xiàn)出的優(yōu)質(zhì)性能仍讓美軍興奮不已。
一年之后，“乘波者”在太平洋上空進(jìn)行了第二次試飛。從母機(jī)B-52H戰(zhàn)略轟炸機(jī)上脫離出去后，“乘波者”的速度成功達(dá)到5倍音速，超燃沖壓噴射器也實(shí)現(xiàn)乙烯點(diǎn)火。
此刻，為達(dá)到全動(dòng)力，飛行器需要向JP7燃料運(yùn)行轉(zhuǎn)換。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口未激活，無(wú)法實(shí)現(xiàn)燃料轉(zhuǎn)換。最終，“乘波者”在達(dá)到試驗(yàn)范圍內(nèi)的海洋區(qū)域后墜毀。這次試飛又失敗了！
2012年8月14日，第三次試飛又開(kāi)始了。這一次，“乘波者”飛行器迅速將飛行速度提升到預(yù)期的6倍音速，但只飛行了16秒，就墜落太平洋。美空軍在調(diào)查研究數(shù)月后，對(duì)“乘波者”飛行器墜落的原因作出解釋?zhuān)河捎谄渲械囊粋€(gè)作動(dòng)器突然開(kāi)啟，致使X-51A飛行器發(fā)生故障，最終導(dǎo)致飛行器螺旋下降。
發(fā)動(dòng)機(jī)是道坎
命運(yùn)多舛的“乘波者”以一次次的失敗，向世人普及著高超音速飛行器的概念。
多數(shù)專(zhuān)家認(rèn)為，高超音速飛行器指的是飛行速度超過(guò)5倍音速的飛機(jī)、導(dǎo)彈、炮彈之類(lèi)的有翼或無(wú)翼飛行器。
飛行器的飛行速度一旦達(dá)到高超音速，面臨著很多的技術(shù)難題。首當(dāng)其沖的是發(fā)動(dòng)機(jī)瓶頸。飛行速度一旦超過(guò)音速，飛行器的進(jìn)氣道吸入空氣的速率將受到激波效應(yīng)的影響無(wú)法達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的需求，進(jìn)而發(fā)動(dòng)機(jī)也就無(wú)法產(chǎn)生足夠的動(dòng)力。
“乘波者”飛行器使用的是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，它可以在攀升過(guò)程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，意味著在消耗相同質(zhì)量推進(jìn)劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。
超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)最大的技術(shù)難點(diǎn)是點(diǎn)火。難度有多大？在高超音速氣流中添加燃料并點(diǎn)火，相當(dāng)于在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火柴！
“乘波者”飛行器幾次試飛，都已經(jīng)完成了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火，但是燃燒室內(nèi)氣流的不均勻以及超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)本身低速性能不好，一直是影響“乘波者”飛行器穩(wěn)定飛行的潛在威脅。
專(zhuān)家們指出，目前超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的6倍音速只是點(diǎn)火技術(shù)的瓶頸。一旦突破之后，飛行器的飛行速度將有更大的提升空間，而不僅僅只是6倍音速。
技術(shù)前景誘人
正如武俠小說(shuō)概括的一句要義：天下武功，唯快不破?！俺瞬ㄕ摺狈磸?fù)試飛的背后，是美軍對(duì)“全球快速打擊”武器的迫切需求。
“乘波者”所要達(dá)到的速度是6倍音速，時(shí)速約為6400公里。一旦實(shí)現(xiàn)，飛行器從加利福尼亞范登堡空軍基地發(fā)射升空后，可在60分鐘內(nèi)攻擊地球上任何目標(biāo)。
美軍有關(guān)人士透露，他們計(jì)劃在2015年左右利用“乘波者”飛行器試飛后論證的技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一種快速打擊導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈對(duì)其他國(guó)家的威懾力將等同于核武器的威懾力。
除此之外，利用這一技術(shù)開(kāi)發(fā)的各型飛機(jī)在性能方面也會(huì)有很大提升：偵察機(jī)將能在短時(shí)間完成作戰(zhàn)區(qū)域的偵察，戰(zhàn)斗機(jī)將能快速部署到指定的作戰(zhàn)區(qū)域，運(yùn)輸機(jī)將能及時(shí)把物資運(yùn)輸?shù)侥繕?biāo)地域……
相比軍事方面的應(yīng)用，“乘波者”飛行器的高超音速技術(shù)在航天方面的應(yīng)用前景更加誘人——
把它用于新型“太空運(yùn)輸載具”，利用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、成本低、比沖高的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)射衛(wèi)星將不再需要多級(jí)火箭。
把它用于航天飛機(jī)，在同等質(zhì)量的情況下，航天飛機(jī)離開(kāi)地球時(shí)的速度比現(xiàn)在至少要高出四倍——這也意味著航天飛機(jī)將能夠飛得更遠(yuǎn)。
此外，“乘波者”的推力系統(tǒng)可以在兩種模式下運(yùn)行。低速條件下，使用有氧燃料；高速條件下，使用無(wú)氧燃料。切換技術(shù)成熟之后，航空與航天能力將實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接。屆時(shí)，再加上高速飛行時(shí)材料耐熱技術(shù)上的突破，空天飛機(jī)將不再是夢(mèng)想。它不但可以在大氣層內(nèi)外自由飛行，而且可以重復(fù)使用。
除了美軍，目前俄羅斯、法國(guó)、澳大利亞等國(guó)也不斷展開(kāi)類(lèi)似的試驗(yàn)。他們看重的正是其誘人前景。
這一次，“乘波者”抓住了屬于它的最后機(jī)會(huì)。但是人類(lèi)探索高超音速飛行器的步伐才剛剛開(kāi)始。
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