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我科學家發論文揭開美高超音速武器失敗原因!網友:這不洩密嗎?

作者:科學日志

近日,《南華早報》披露了一則震撼國際軍事科技界的新聞,揭示了美國高超音速武器研發程序中屢次試射失敗的根本原因。據報道,中國科學家在一篇發表于《空氣動力學報》的論文中,直指由NASA主導研發的高超音速空氣動力學模拟分析軟體——Vulcan-CFD可能存在一項緻命性的計算缺陷,這一發現令許多網友不禁擔憂:“如此絕密級别的研究成果為何公之于衆,何不讓美國在這條道路上繼續摸索,找不到北呢?”

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一直以來,高超音速技術被視為全球軍事科技競争的高地,中國、俄羅斯等國已在這一領域取得了顯著成果,如俄羅斯的高超音速飛彈已在實戰中展現出卓越性能。同時,北韓與伊朗也宣稱握有高超音速飛彈技術,北韓甚至還成功試射了具有乘波體滑翔特征的“火星炮-16B”高超音速飛彈。然而,令人頗感意外的是,在這場高超音速競賽中,起步最早、投入最多的美國卻始終未能打破試射失敗的怪圈,其堅持不懈的精神固然可嘉,但也引發了外界對其科技實力的質疑。

原來,困擾美國科學家已久的難題,恰恰是中國科學家在深入研究中找到的答案。在劉軍教授帶領的研究團隊于今年3月14日在《空氣動力學報》發表的論文中,他們揭示了Vulcan-CFD軟體在模拟高超音速飛行時對高溫燒蝕複雜方程中的某個忽視環節,這可能是導緻美國高超音速武器頻繁試射失敗的關鍵因素。

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在高超音速飛行條件下,飛行器前方的空氣因無法通過壓縮氣流感覺飛行器的存在,會在機體前端形成一道強烈的激波,激波能量巨大,造成鼻錐部位産生極高溫度。這就要求飛行器在此處采用耐高溫材料以抵禦氣動加熱效應。然而,此處的材料不僅要耐高溫,還要具備透波、透光特性,以便容納諸如通信天線、雷達、紅外及可見光探測裝置等光電系統,進而滿足飛彈導引和通信需求。為此,科研人員創造性地提出了運用“發汗材料”應對高溫燒蝕挑戰,即在透波材料表面塗覆能在高溫下迅速蒸發并帶走熱量的成分,以保護飛彈頭部及其透波整流罩。當然,中國等國憑借先進的材料技術,已研發出既耐高溫又透波、無需“發汗”的高性能材料,簡化了結構并減輕了重量。

然而,即使擁有了優良的材料,仍需借助模拟軟體精确分析在高超音速環境下,飛行器鼻錐部位承受的高溫分布、擴散範圍以及可能達到的最高溫度。此時,Vulcan-CFD軟體應運而生,這款由NASA蘭利研究中心高超音速吸氣推進部門研發并廣泛應用于全球多數風洞實驗資料分析的軟體,能夠模拟從亞音速至高超音速下的連續流場,包含化學和熱非平衡過程以及多種湍流模型,旨在提供詳盡而精确的資料支援。

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遺憾的是,劉軍教授團隊的研究發現,Vulcan-CFD在處理高超音速流場細節方面存在嚴重不足,對飛機表面化學成分和溫度變化的模拟分析不夠精确,這無疑對依賴該軟體進行飛機設計、分析的工程師們帶來了巨大的負面影響。簡言之,由于軟體未能準确再現高超音速整流罩實際面臨的嚴苛環境,基于此模拟需求設計的整流罩在飛行過程中容易在特定“薄弱”區域遭受超出預期的高溫氣流沖擊,進而導緻透波功能失效,甚至可能引發通信失聯乃至失控墜毀等嚴重後果,這也解釋了為何美國高超音速武器項目頻頻受挫。

面對這樣的疑問,人們不禁追問:既然Vulcan-CFD軟體擁有如此廣泛的影響力,為何中國的高超音速技術研發未受其影響?答案或許頗具諷刺意味:由于NASA對中國實施技術封鎖,中國科研人員并未使用這款軟體,而是自主研發了相應的測試軟體,進而巧妙地避開了這一“陷阱”。而Vulcan-CFD軟體在全球範圍内雖享有極高權威,但由于在處理關鍵資料方面的疏漏,竟導緻美國高超音速技術停滞不前,NASA的聲譽也是以蒙塵。

我科學家發論文揭開美高超音速武器失敗原因!網友:這不洩密嗎?

尤其值得關注的是,美國現役的三大高超音速武器計劃——LRHW、ARRW滑翔高超音速飛彈以及HAWC吸氣式高超音速飛彈在試射過程中屢遭失敗,以至于網絡輿論對此熱度高漲,網友們的評論也充滿調侃與無奈。LRHW與ARRW兩款飛彈的試射記錄堪稱一部“血淚史”,幾乎每次試射都伴随着不同程度的失敗,使得美國軍隊的信心備受打擊。

至于為何中國科學家會選擇公開這一重大發現,不少網友提出疑問,這是否構成了一種技術洩密行為?誠然,雖然論文并未直接提供具體數值資料,但對于在高超音速領域積累了豐富經驗的NASA而言,這一提示無疑是為其提供了重要線索,很可能促成Vulcan-CFD軟體的革新更新。盡管如此,有人認為,這一舉動客觀上延遲了美國掌握高超音速技術的時間,并加大了其研發投入,某種意義上,也算是為中國赢得了戰略上的先機。

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總之,中國科學家揭示美國高超音速武器失敗原因的論文引起了廣泛關注和讨論,一方面展示了大陸在相關領域的科研實力和創新精神,另一方面也為全球高超音速技術的發展增添了新的懸念。不過,無論結果如何,科技進步的步伐永不會停止,中美兩國在高超音速武器研發領域的競争與較量還将繼續上演。

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