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标题: 中国高超音速飞机大爆发 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-12-19 11:49
标题: 中国高超音速飞机大爆发
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-18 21:59 编辑 9 O. x" t7 j# H9 i
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中国高超音速飞行和动力世界领先，但到底怎么个领先法，外界不甚了了。公开信息里，东风-17是一个例子，这是助推-滑翔技术的范例，采用先进的乘波体技术。但助推-滑翔已经是“陈旧技术”了，连美国都搞明白了，日前号称发射成功LRHW有望成为美国第一种实战级高超音速导弹，尽管这用的还是古旧的双锥体，还不是乘波体。
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近日中国接连公布先进的高超音速飞机和动力：
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- 中科院力学所钱学森青年突击队的“鸣镝”系列“临近空间宽域飞行器”，最高速度可达M7
4 @/ T/ X+ R  k' o- 凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机! D" |, h9 {1 n' h) @
- 清华的冲压转子爆震发动机! u2 J) K2 J! K+ y# }4 ]. K

3 z$ f- Y- w9 v) n, O9 f, y! p“鸣镝”已经到MD22了，湖南卫视里还揭示了较早的MD19和MD2x（后一位数字被遮挡了）。MD-22长10.8米，翼展4.5米，最大起飞重量4吨，是可重复使用的高超音速技术试验平台，用于天地往返空天飞机的技术验证。MD-22可以兼容不同动力，适用马赫数0-7，可以使用自主起飞或火箭助推发射模式，最大航程8000公里，还具备中高速条件下实施6G稳盘过载强机动飞行的能力。
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寥寥数语，信息量很大。4 Z8 c+ T3 k$ N& A" |5 n
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1、可重复使用，这就不是导弹或者一次性使用的了。必须说，这是世界最先进水平，美国到目前为止，才勉强搞成了一次性使用的导弹。
4 s/ L$ v. f1 k; B; @; b* c- u8 H+ q2、高超音速实验平台意味着这只是平台，搭载什么载荷就“看心情”了。会搭载什么载荷呢？很多人马上想到导弹、炸弹，实际上最先搭载的可能还是雷达和光电侦察设备。这东西比无侦-8好使多了，全程动力飞行，航程远，机动性好。
% E' o1 n) A" R" A6 T3、可兼容不同动力。这也是奥妙的地方：报道始终没有说清楚用的是什么动力。早些年热门的超燃冲压现在不大提了，但多种爆震发动机已经在试验中。此处可以发挥想象力。
1 A$ A) X( R& a# E4、适用于M0-7，也就是说，可以自主起飞，这是高超音速飞行器里头一份。这是人更加好奇，到底是什么动力。只有爆震发动机有可能做到自主起飞到高超音速通吃。
3 W2 z' o4 w) O( h' G0 D2 \& e" r5、可以自主起飞，也就是说，跑道起飞，这个稀奇，高超飞行器里头一份；或者用火箭助推发射，这个就不稀奇了。
: I  a6 A2 T( j/ h6、航程8000公里。这很可观了，但还是现在的水平。最终能达到多少？开动想象力吧。8 M" n& _  R* f* E# k1 l- ~  K
7、6g稳盘机动。这个就是大牛了。相信没有任何其他高超飞行器做得到。这也对潜在对手的导弹拦截提出很大的挑战，在那样的速度下，高g机动是不可思议地难，要保证不解体就不容易。5 _! c% T- R" k- O( }4 R4 _" `
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“鸣镝”系列明显已经飞起来了。可以从大型飞机上投放后自主飞行，当然也可以用火箭打上去。从气动外形来看，是带有边条的大三角翼。特别高速的飞机使用延伸到机头的边条，是从SR-71时代就开始的做法。随着速度的提高，气流在上翼面加速的时间延长，气流速度最高发生在较后的位置，升力中心向后移动，形成“压头”力矩。边条形成自然的补偿力矩，速度越高，边条升力越大，自然平衡。5 Y1 S5 L! G* p. i; l8 D

( W" ~; H/ Z2 |看不出来的是进气看设计，视频有意掩盖了这一关键技术细节。当然，用火箭动力的话，就不需要进气口，但那也就无所谓“兼容不同动力”了。
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现在这还是较小的技术验证机。作为比照，无侦-8机长11.5米，高2.2米，机宽6.7米，超音速飞行状态下速度可以达到6马赫，最大飞行高度达50000米。显然，MD-22的尺度接近无侦-8了，技术成熟后，首先替换的可能就是无侦-8。从火箭助推、滑翔的无侦-8，到MD-22为基础的无侦-xx，中国的战略侦察能力将更上一层楼。5 `9 V/ r3 b1 j+ G0 Z2 ]

" L# ^2 b% ]9 M  o1 R& F卫星侦察不能替代航空侦察。如果低轨道卫星能看清汽车牌照，高度只有1/4的高超音速侦察机能看清什么，就只有开动想象力了。肯定不只是能看清航母，说不定能做到VVIP的人脸识别？然后呢？
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; R* a" C' W3 ^4 [当然，“鸣镝”的目标是空天宽域，也就是说，有可能一级入轨，然后水平着陆。这是要完成航天飞机未竟的事业啊。当然，那是遥远的目标，无侦-xx要近的多，也现实得多。1 }( n0 y& z  ~4 J, S
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有意思的是，“鸣镝”系列对发动机秘而不宣，另外两个团队都是关于发动机的。
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凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机推力超过400公斤，在20公里以上高空实现了4倍音速飞行（约5000公里/时），采用爆震燃烧技术，引入模块化设计，结构紧凑、功能独立、维护便捷，在临近空间高速飞行领域拥有巨大的商业应用潜力。当然，也有巨大的军用潜力。; m$ H' _9 J" c6 Z8 X
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有意思的是，“筋斗云”并不追求极端性能，而是从低成本出发，在制造选材上特地向大众供应链倾斜。如发动机外壳所用钢材，属于在消费市场随时能够买到的品类。更高级的材料可以达到更高的性能，也肯定可以超过M4，但不符合低成本原则。这样的工程化考虑已经很接近实用级了，比纯探索性的试验更接地气。
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爆震与传统发动机完全不同。传统发动机是等压燃烧，首先只能在音速以下进行，其次热效率受到“一头进、一头出”的限制，亚音速燃烧也意味着进气必须减速到音速以下，排气需要通过收敛-扩散喷管才能加速到超音速。这样的减速-加速过程不可避免地要造成热效率和推力损失，也是涡轮类喷气发动机的理论速度极限也就是M3左右，速度再高的话，减速-加速造成的阻力抵消任何推力增加，速度再也加不上去了。+ V$ o1 o* ]0 ?9 ~$ I; `

+ b& R; S/ G% ]  X2 B3 r1 I爆震是等容燃烧，好比“憋在容器内”的爆炸。燃烧和做功的效率高得多，热工极限也高得多。可以想象，爆炸造成的推进力的速度极限要高得多，所以爆震发动机可以实现零到M4以上的飞行速度。; @/ B2 e+ r* B9 W7 G6 J% M1 {
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超燃冲压可以看成用冲压制造进气端的“密封”，用连续爆震产生推力。技术难度非常高，点火和稳定工作条件非常苛刻，没有更多技术细节披露，不知道“筋斗云”的冲压爆震是否超燃冲压，还是“纯血爆震”。不管怎么说，把速度降低到M4不是技术不给力，而是要抢先落地。这是很值得赞许的技术思路。中国人工智能也是一样，不追求绝对的技术前沿，但要抢先落地，形成实实在在的应用，在实用中形成有益反馈，滚动发展，不断前进。1 z2 a5 F' [$ }0 x7 }( _7 `

; |; ~% u; }$ Z清华团队也是将冲压和爆震相结合，但这是旋转爆震。; \  U2 c+ D4 W( c! w% l
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爆震发动机有三个技术路线：
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  H; J% E9 ^$ V) }7 N* U1、脉冲爆震，效率最高，但只能产生不连续推力。
* u- p1 e- g! H2、斜爆震，速度最高，可以达到M10以上，甚至M20，但启动速度非常高，点火条件异常苛刻。
$ T/ j, j7 t# I1 m1 A2 J# `3、旋转爆震，原理精巧，产生连续推力，但也最复杂。
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3 `  q1 T7 A" d* F3 ^- a" j清华团度将冲压和旋转爆震结合起来，但很诡异地还有一个带叶道的转子。
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* C) u9 i. G" O% B$ }' n1 H8 r6 G冲压和爆震都没有可动部件，不需要旋转的转子。但旋转的转子可提供螺线一样的通道，这相当于脉冲爆震的燃烧室。冲压部分还是用正激波在进气端提供闭锁，排气端应该只有旋转到开口时才开放，此前都在密闭的燃烧室内等容燃烧。也就是说，像加特林机枪一样，叶道转动到对准排气口的时候才形成推力。
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$ }1 m/ [7 ^& D: ~' f) ?这样避免了常规旋转爆震总压增益较低的问题，也避免了脉冲爆震断续推力的问题。7 ^; L5 u- P) C$ I* _7 I6 z& y
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这些技术路线百花齐放，不好说哪条路才是最好的，都走通更好，有技术储备总是好的。
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重要的是，中国在高超音速方面不满足于遥遥领先，而是要比遥遥他爷爷还要领先。不是要美国吃灰，是要美国连灰都看不见。9 z$ d4 G- A+ S. n, a; k
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用芯片做比照的话，美国高超音速大概好算28nm，中国已经在3nm了，而其他国家连90nm都还望尘莫及。
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最可贵的是，中国这是产学研三条路并举。力学所是相当于NASA的“研”，清华当然是“学”，凌云天行则是“产”。
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“学”的重点在于拓展理论前沿，并培养人才；“研”的重点在于技术验证，打通产业化的路径；“产”的重点在于产品化、实用化，形成战斗力，形成生产力，形成正反馈。
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1 G+ L$ I; }4 b$ e0 Q3 [7 B# r0 |三条路并举不仅说明中国高超音速方面人才济济，也说明行业发展有序、可持续。这是新质科技发展的最好状态了。5 R" C: m1 S! H3 G" t: C6 ]

& u1 r, r$ j3 y) \3 n中国高超音速飞机的大爆发还刚开始呢。
作者: xiejin77    时间: 2024-12-19 12:57
小小寰球，有几个苍蝇碰壁。嗡嗡叫，几声凄厉，几声抽泣。蚂蚁缘槐夸大国，蚍蜉撼树谈何易。正西风落叶下长安，飞鸣镝。
/ Z# H5 U" ]* W) I8 j多少事，从来急；天地转，光阴迫。一万年太久，只争朝夕。四海翻腾云水怒，五洲震荡风雷激。要扫除一切害人虫，全无敌。
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$ D6 E6 }- K# V: |2 ~0 R这名字让我想起了教员的词，是啊，正西风落叶下长安，飞鸣镝！
作者: 黄序    时间: 2024-12-20 20:56
作者: 黄序    时间: 2024-12-20 20:58
作者: 晨枫    时间: 2024-12-21 01:08
黄序 发表于 2024-12-20 06:58
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多谢好图。这是今年珠海？我怎么错过了？或许是在斗门无人机展区？那里没有过去，时间来不及了，也好远。
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这里能看到一点进气口，还看不出太大的名堂，要是能角度再低一点就好了。
作者: 黄序    时间: 2024-12-21 01:10
晨枫 发表于 2024-12-20 11:08
0 k% H' m. h& j  |/ w* |+ U多谢好图。这是今年珠海？我怎么错过了？或许是在斗门无人机展区？那里没有过去，时间来不及了，也好远。 ...
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转的图，不知道是哪个展。
作者: hugo_song    时间: 2024-12-21 13:05
晨大看这个帖子,  多几张照片： https://k.sina.cn/article_637938 ... 0vbeo.html?from=mil4 ~- {" T, L) h1 L) _
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作者: 晨枫    时间: 2024-12-21 13:10
hugo_song 发表于 2024-12-20 23:05
* X  F3 U, v+ E- L4 M晨大看这个帖子,  多几张照片： https://k.sina.cn/article_6379388705_17c3dbf2100100vbeo.html?from=mil5 h. l9 s% c- M  r* F
...

, T4 L8 ?2 [& m这张图好！多谢！



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