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高超音速

2020-10-16
出处:族谱网
作者:阿族小谱
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最初构想几乎所有现代军事武器都可以在已经尘埃落定70年的第二次世界大战中找到其始祖,高超声速武器也不例外——高超声速滑翔概念的最初源头甚至还要更早一些。在两次世界大战期间,纳粹德国在佩内明德测试新型大炮,这其中就包括一系列大口径远程列车炮。当时德国对用次口径炮弹提高射程很感兴趣,于是就用列车炮进行试验,结果有了意外的发现。当从海拔较高的地点发射这种长杆炮弹时,一样的炮弹和装药,它的射程会比在低海拔地点发射远得多。在排除高海拔地区空气稀薄、阻力小等因素影响后,发现射程仍要远出不少。于是,德国科学家们大胆推测,长杆炮弹在飞行中段具备一定的“迎角”即炮弹几何中心线和炮弹飞行方向的角度,使其在高速飞行时具备较高的升阻比,因此在特定密度的大气中可以滑翔很远的距离。这个原理激发了火箭专家桑格尔的灵感,他在1940年设计了一种惊世骇俗的先进飞行器。这就是“银鸟”空天轰炸机,这架轰炸机采用火箭发射升空,在...

最初构想

几乎所有现代军事武器都可以在已经尘埃落定70年的第二次世界大战中找到其始祖,高超声速武器也不例外——高超声速滑翔概念的最初源头甚至还要更早一些。

在两次世界大战期间,纳粹德国在佩内明德测试新型大炮,这其中就包括一系列大口径远程列车炮。当时德国对用次口径炮弹提高射程很感兴趣,于是就用列车炮进行试验,结果有了意外的发现。当从海拔较高的地点发射这种长杆炮弹时,一样的炮弹和装药,它的射程会比在低海拔地点发射远得多。在排除高海拔地区空气稀薄、阻力小等因素影响后,发现射程仍要远出不少。于是,德国科学家们大胆推测,长杆炮弹在飞行中段具备一定的“迎角”即炮弹几何中心线和炮弹飞行方向的角度,使其在高速飞行时具备较高的升阻比,因此在特定密度的大气中可以滑翔很远的距离。

这个原理激发了火箭专家桑格尔的灵感,他在1940年设计了一种惊世骇俗的先进飞行器。这就是“银鸟”空天轰炸机,这架轰炸机采用火箭发射升空,在达到极高的速度后,以特定角度撞向大气层,在大气层中滑翔,就像巨炮所发射的那些炮弹一样。这就有如在大气上冲浪,如果速度、角度合适,那么飞机会被几次反弹抛出大气层,然后再重新落入大气层。在飞到美国上空后就投掷炸弹轰炸目标,然后继续飞行,着陆在太平洋岛屿上。

1948年,钱学森提出了一个新设想,他的方案与桑格尔不同,认为只要有足够先进的热防护技术,就能让飞行器在特定的高度层以高超音速持续滑翔飞行。除了热防护,这种飞行方式也需要飞行器具有更好的高速升阻比特性。他所提出的弹道,被人们称为“钱学森弹道”(也叫“助推-滑翔”弹道),按照他的理论计算,采用这种方式可以将弹道导弹的射程提高一倍。

实践

在21世纪前十年后世界军事强国纷纷研发高超音速武器作为战略威摄,由于此种武器可以让高价部署的反导弹防御网形同失效,或是用以攻击该防御网设施,让后续传统导弹发挥战力。目前达到高超音速的飞行方法有三种,三种都是无人飞行器,因为携带支援人类生存的驾驶舱太大太重超过目前科技;人体也无法承受其飞行过程。

弹道导弹的弹头飞具,经设计后能在最后重返下落阶段达到高超音速。

使用超音速燃烧冲压发动机的无人飞行器。

航行在太空的无人航天飞机,除在太空轨道时相对地面运动速度可视为高超音速,重返下落阶段也有可能。

美国目前在三个领域研发有较公开资料

第一项弹道导弹技术较简单美中俄三国皆已有成功作品,早期美国X-43实验体已经达成。

第二项美国采用X-51验证目前失败率极高,最长的一次超燃机只点火了5分钟。

第三项则是无人航天飞机X-37B于2012-14年间环绕轨道两年试飞,但重返大气时不是高超音速目前只能视为无人航天飞机。


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