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[武器展望] 中国高超音速飞机大爆发

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 楼主| 发表于 2024-12-19 11:49:17 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-18 21:59 编辑 " W7 I/ E- i$ y; C6 g8 L

* o! O; k  a% S$ L4 ^5 ~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。" r4 `# |$ H; S: r
5 l6 L! f! N1 L/ P
近日中国接连公布先进的高超音速飞机和动力:$ L' k8 l' |" G+ H* c
) V  N) X! t- G5 K" x' I
- 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- o6 c9 G$ C- X7 S. d
- 凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机
  o7 S4 J& `* b! Y( Y4 i# l2 P- 清华的冲压转子爆震发动机4 [. b' G% _2 C: j( [

$ I: t$ z" J* ^: k; B7 W“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。! D- t( f* X5 ?8 l

+ A4 ]5 c, }: X寥寥数语,信息量很大。2 a! h" U9 s4 [4 E( a

5 c; {1 F4 o, l, G2 f1、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。2 `3 ]. S7 o. Y" [
2、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。8 s" x( e2 ~- a" ~2 z/ _
3、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。
( P4 s$ Q' `# }8 W( M- h. 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。
" [, {% S4 T# a) ^5、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。% }& g; p: ?2 P0 M1 f
6、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。
3 H/ n5 X' f9 M9 R) l7、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。* N. H! Z& p! c3 s5 B8 d0 X

+ A; g' |9 s/ q7 Y3 W2 b“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。
" ~! ]: l& U3 v4 K& j% A* s$ ]* _3 i! [( o2 p1 L+ I
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。
. X# v7 ~' Y, R3 W% o  P: Q2 k) a( F1 o! r6 d0 I' V( G, V2 `; P- ?) h
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。
& I- s& `9 B5 \- z) Z3 R7 ~7 r" a6 q; b6 L! b
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?
& `2 G# |/ }7 ^& W* @, ~* E" v
- y8 N  v; F/ W, J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。# [2 G; R: ~8 [; E
- ^2 }% G% E8 x- V5 H% f
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。9 V4 k2 p! Z0 G. I; j6 y$ q4 H% Y
) j6 O) i/ |/ a2 t5 C( q
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。/ y, m6 v+ a' g- O' Y/ h' |
& w  z+ ^7 ^5 Q4 X7 p* c6 Z0 A
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。
5 }3 ?/ l" n! I; i& U) |1 G3 b4 s
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。- e! ?4 `0 `' K2 j# {) `6 j$ b7 ?3 C

% j& s2 M+ ^6 n4 ^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。3 p4 y8 s$ s! _% Y8 g/ {: a

1 D6 @/ E4 T8 W# V. Q  V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。
8 @3 L6 u" i, @# N: e- q( o8 i
" e1 g& S* j3 |- Y1 z清华团队也是将冲压和爆震相结合,但这是旋转爆震。
8 n/ u* L6 t" }3 S$ D( j/ t% U: b, Q6 p) Q
爆震发动机有三个技术路线:
" E! |6 N' X7 z3 A& v' c. b# d! l5 F( c( [% {
1、脉冲爆震,效率最高,但只能产生不连续推力。
5 H' g9 V2 O7 Q) O2、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。  j2 z1 R! e9 g: h! Z9 }
3、旋转爆震,原理精巧,产生连续推力,但也最复杂。! C& w7 Q  A% d0 l
, P& d1 `% c& b) k
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。! ^9 s  V% z  T# d9 D

& U0 d# J* N! n( {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。9 _7 `, l/ o& F: ~/ B/ T7 D
6 R5 Q3 \; J7 Z4 j* r& K) X- c
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。' Z/ c$ T: m$ k, F0 b
7 p( }% A5 s; P* M# }
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。
7 O4 F* i4 ], a
3 W$ d( K6 M5 D0 j  B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。
% p4 c& c! q, q; h! O; k) T. z* O$ E( H$ t$ E6 A( L+ L; ]
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。
7 P  ]& d  }$ s$ Z7 @0 C- D3 Y  u% {( l: H5 O9 @9 s3 D$ r3 w
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”。* L% [  B( `. ^  [, S7 ^& ?

; t, B* I- ]8 g“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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3 O, y( z+ j& ]# G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。
2 Q& {) w3 U8 Q% i* A* l1 l/ O' B9 S
中国高超音速飞机的大爆发还刚开始呢。

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雷达 + 10 这个真牛
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  • TA的每日心情
    开心
    2020-4-8 10:45
  • 签到天数: 227 天

    [LV.7]分神

    沙发
    发表于 2024-12-19 12:57:11 | 只看该作者
    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。  l. B9 A+ p' s6 G
    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。
    + [: e; s  Z; z8 z" z5 h) o6 {
    $ P9 e* g3 ^) H4 p( K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!

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      发表于 2024-12-21 06:56
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      发表于 2024-12-20 06:39
    给力: 5 涨姿势: 5
      发表于 2024-12-19 23:32
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      发表于 2024-12-19 22:36
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      发表于 2024-12-19 13:17

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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 1308 天

    [LV.10]大乘

    板凳
    发表于 2024-12-20 20:56:24 | 只看该作者
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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 1308 天

    [LV.10]大乘

    地板
    发表于 2024-12-20 20:58:25 | 只看该作者
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    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2024-12-21 01:08:12 | 只看该作者

    ' ^0 v! f4 s3 `4 d& P- Z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。
    8 {! Z  y2 M  m, v: Y; r: y& W- R+ `) s  s% ^# f
    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。
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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 1308 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2024-12-21 01:10:15 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-20 11:082 i1 l: i; [" A. Q7 U! O
    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。 ...
    0 E  P7 \8 \) r( P% t& G
    转的图,不知道是哪个展。

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    是今年珠海  发表于 2024-12-21 02:27
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    该用户从未签到

    7#
    发表于 2024-12-21 13:05:25 | 只看该作者
    晨大看这个帖子,  多几张照片: https://k.sina.cn/article_637938 ... 0vbeo.html?from=mil
    3 `8 X8 ?6 M2 s/ ]) \$ ~% }# n/ r
    8 v% C* k& G. ?/ D" W7 H
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    该用户从未签到

    8#
     楼主| 发表于 2024-12-21 13:10:15 | 只看该作者
    hugo_song 发表于 2024-12-20 23:05; e8 W- c! j& B( K: ]4 q9 N& E: |; h
    晨大看这个帖子,  多几张照片: https://k.sina.cn/article_6379388705_17c3dbf2100100vbeo.html?from=mil& g5 L: Q  B* T, H: K0 E
    ...
    - G2 `2 r- Y, ~$ F1 q6 U+ b! q
    这张图好!多谢!
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