天天看點

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

路透社2021年10月21日(中原標準時間22日)報道,據知情人士稱五角大樓的高超音速武器在周四測試遭遇重挫,搭載了高超音速武器的載具助推器失敗導緻測試計劃未能繼續,最終以失敗告終!

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

作為科學實驗總是有成功與失敗,但這次巧就巧在10月18日,中國外交部發言人趙立堅18日就西方輿論炒作中國進行高超音速“飛彈”試驗回應稱“此次試驗是一次例行的航天器試驗,用于驗證航天器可重複使用技術”,中國成功,美國失敗,盡管兩者不是同一個概念,但這美國人怎麼就失敗了呢?

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

關于中國測試“航天器可重複使用技術”這一問題,全球都非常關心,美國費城智庫外交政策研究所(fpri)在10月21日舉辦了一個視訊讨論會,邀請了邀請麻省理工學院(mit)核安全與政策實驗室研究員葛瑞格(laura grego)和fpri研究部主任史坦(aaron stein),深入讨論中方疑似測試的極音速武器對早期預警、飛彈防禦、核吓阻有何影響。

其中葛瑞格的表态非常耐人尋味,首先他稱,高超音速技術已經存在數十年,而且極超音速技術也并不隐身,是以沒有什麼值得擔心,中國測試成功也并不令人意外!

确實高超音速技術已經出來比較久了,葛瑞格說幾十年也并不為過!但美國人為什麼沒有成功,而是再一次成功的失敗了?另一個則是對中國測試成功并不意外,這是對中國技術的信心?還是對中國技術的褒獎?

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

在讨論對高超音速武器的預警時,葛瑞格稱高超音速武器雖然雖然初速極快,但由于重返大氣層時速度會逐漸降低,是以接近地面時速度會降低,比起洲際飛彈來抵達目标時間要慢30~40分鐘,但在對于中國發展高超音速武器的态度時葛瑞格的那番話卻讓人頗為費解:

中國現有的洲際彈道飛彈就足以讓美國飛彈防禦系統不堪重負,而且數量還在增加,是以從技術角度出發,中方沒必要打造全新武器回避美國飛彈防禦系統。

這個表态看上去心情非常複雜,各種因素都摻雜在一起,似乎表現出了不屑,不解,還有吃不到葡萄說葡萄酸的意思,不知道他想得是什麼!但有一點是可以明确的,他并沒有打算解釋美國為什麼要發展高超音速武器,全世界都防不住美國那麼多飛彈,那麼請問美國人為什麼要發展高超音速武器呢?

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

關于超音速載具的測試上,估計各位應該有話要說,中國似乎次次成功,但美國屢次失敗,其中20214年8月25日,美國陸軍高超音速武器(ahw)進行試射時,飛彈升空後4秒因故障被迫引爆,直接将發射台炸毀,十分慘烈。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

高超音速究竟有幾種方式?

海平面音速約為340米/秒,一般在1~5倍音速為超音速,5倍或者以上稱超高音速,你沒看錯,标準說法是超高音速,不過現在大家都亂用,高超音速,或極音速、極超音速等等,差不都是這個道理。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

一般飛行器實作高超音速有幾種方式,一種是将載具送到超高空然後滑翔,就像衛星或者飛船等航天器重返大氣層類似的方式,另一種則是使用超燃沖壓發動機推進到5倍音速以上。

高超音速滑翔載具

這種方式簡單了說就是滑翔機,但與普通滑翔機不一樣的是它面對的是十幾倍音速,是以第一個面對的就是氣動激波加熱,這是高超音速下特有的一種氣動加熱方式,完全不是各位熟悉的“空氣摩擦”,而是高超音速下空氣來不及躲避在前方堆積壓縮産生的高熱。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

航天器重返大氣層或者流星體穿過大氣層時面對的就是這個情況,比如science網站上的一篇文章介紹稱,以25馬赫速度重返大氣層時,氣動加熱的高溫可達1400℃。隻有碳碳複合材料才能抵擋如此高溫。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

但各位都知道飛船傳回時是一個鈍頭朝前的姿态,比如中俄比較喜歡的鐘形飛船,美國比較喜歡大底錐形,但滑翔載具不能這樣的形狀,需要滑翔體!但低速空氣動力學和超高音速動力學完全不一樣!

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

而在滑翔載具的氣動結構上,基本上有軸對稱與乘波體兩種比較典型的形狀,軸對稱帶上小翼就能保持一定的機動以及升阻比,但很明顯無法和乘波體的升阻比相比,毫無疑問的是乘波體難度更大。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

前文中美國陸軍高超音速武器(ahw)就是一種軸對稱滑翔高超音速武器,要命的是2014年那次測試還把發射台給炸了,而我國公布的df-17則是大家都能看出來那個是像架小飛機,孰優孰劣,不言自明了吧。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

而此次失敗的agm-183,從洛馬公布的宣傳圖上來看,是一個相對銳利的乘波體,彈體總長約為6.5米,直徑為0.77米,彈頭的長度大約在1.7米左右,不大但也不小。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

打開整流罩後的彈頭看起來非常炫酷,當然和df-17的頭部非常相似,難道這是山寨我國的df-17不成?當然美國人就算山寨了他們也不會承認。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

亞燃沖壓和超燃沖壓發動機

高超音速滑翔武器都由火箭發動機将其推進到高空然後分離滑翔飛行,由于彈頭沒有動力,它的機動範圍和射程都有受到釋放高度以及彈道的限制,是以那個用動力直接推進到高超音速的方案同樣有科學家一直在努力。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

高超音速載具需要超燃沖壓發動機,盡管都是沖壓發動機,但亞燃沖壓發動機内部氣流壓縮後是亞音速的,極速大約隻能将飛行器加速至5倍音速,再往上就沒有辦法了,需要超燃沖壓發動機來推進(本文不讨論固體燃料沖壓發動機)。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

但是超燃沖壓發動機内部的氣流是超音速的,從發動機進氣口到尾噴管排出,時間以毫秒計算,在這個過程中要完成壓縮,噴入燃料混合,點燃、膨脹做工從尾部排出,這個難度很高。氣流經過沖壓發動機腔體壓縮加熱溫度非常高,是以氣态燃料比如液氫可以冷卻進入的空氣,不僅能增加空氣總量,還能降低對發動機腔壁的耐高溫要求。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

是以x-43的驗證機用的就是液氫燃料,測試極速可達9.64馬赫,但液氫儲存非常麻煩,平時還要洩漏,不如碳氫燃料來得友善,是以後期要求有所降低,改為碳氫燃料後極速會降到6馬赫左右,但這個速度也足夠了,不過到現在為止,據說我國的碳氫燃料超燃沖壓發動機已經取得了突破。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

x-51乘波者試驗機

美國波音公司開發的一種高超音速飛行器,2010年5月26日完成了音速5倍的試驗,最後一次試驗在2013年5月1日,曆次試驗總共四次,目标是完成300秒的6倍音速測試,但四次飛行中最長的一次是2013年5月1日的3分30秒(210秒)的音速5.1倍的飛行,也算是不錯了。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

2019年度全國“創新争先獎”獲獎名單有一個“高超聲速強預冷空天動力研究團隊”,中國科學院力學研究所的範學軍團隊在超燃沖壓發動機地面試驗中實作了連續600秒的運轉時間,打破了美國x-51發動機在2013年5月1日創下的210秒世界紀錄,而且據說用的還是碳氫燃料!

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

從資料上看這已經是美國x-51發動機碳氫燃料發動機工作極限的3倍,如果按動力飛行時間段來看的話,6倍音速10分鐘,各位看看能飛行多少距離?大約是1200千米,如果加上一個助推段送到配合高空高彈道的話,估計2000千米都沒有什麼大問題,這個距離已經夠到相當實用的價值了。

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

我們有理由相信,中國在高超音速領域已經開始領先世界,這從當年大閱兵時大家就有定論,而此次外交部發言人趙立堅說“用于驗證航天器可重複使用技術,這對于降低航天器使用成本具有重要意義,可為人類和平利用太空提供便捷廉價的往返方式。世界上有多家公司都開展了類似試驗。”

美專家稱防不住中國飛彈!高超音速:中國成功,美測試卻接連失敗美專家表态:其糾結羨慕與無奈的心理表露無遺高超音速技術究竟有哪幾種,為什麼那麼難?

相信我們已經開始發力空天領域,這個一旦突破,以後的火箭就沒啥用處了,這意義可比某種超音速載具獲得突破要大得多。

繼續閱讀