天天看点

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

作者:科学日志

近日,《南华早报》披露了一则震撼国际军事科技界的新闻,揭示了美国高超音速武器研发进程中屡次试射失败的根本原因。据报道,中国科学家在一篇发表于《空气动力学报》的论文中,直指由NASA主导研发的高超音速空气动力学模拟分析软件——Vulcan-CFD可能存在一项致命性的计算缺陷,这一发现令许多网友不禁担忧:“如此绝密级别的研究成果为何公之于众,何不让美国在这条道路上继续摸索,找不到北呢?”

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

一直以来,高超音速技术被视为全球军事科技竞争的高地,中国、俄罗斯等国已在这一领域取得了显著成果,如俄罗斯的高超音速导弹已在实战中展现出卓越性能。同时,朝鲜与伊朗也宣称握有高超音速导弹技术,朝鲜甚至还成功试射了具有乘波体滑翔特征的“火星炮-16B”高超音速导弹。然而,令人颇感意外的是,在这场高超音速竞赛中,起步最早、投入最多的美国却始终未能打破试射失败的怪圈,其坚持不懈的精神固然可嘉,但也引发了外界对其科技实力的质疑。

原来,困扰美国科学家已久的难题,恰恰是中国科学家在深入研究中找到的答案。在刘军教授带领的研究团队于今年3月14日在《空气动力学报》发表的论文中,他们揭示了Vulcan-CFD软件在模拟高超音速飞行时对高温烧蚀复杂方程中的某个忽视环节,这可能是导致美国高超音速武器频繁试射失败的关键因素。

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

在高超音速飞行条件下,飞行器前方的空气因无法通过压缩气流感知飞行器的存在,会在机体前端形成一道强烈的激波,激波能量巨大,造成鼻锥部位产生极高温度。这就要求飞行器在此处采用耐高温材料以抵御气动加热效应。然而,此处的材料不仅要耐高温,还要具备透波、透光特性,以便容纳诸如通信天线、雷达、红外及可见光探测设备等光电系统,从而满足导弹导引和通信需求。为此,科研人员创造性地提出了运用“发汗材料”应对高温烧蚀挑战,即在透波材料表面涂覆能在高温下迅速蒸发并带走热量的成分,以保护导弹头部及其透波整流罩。当然,中国等国凭借先进的材料技术,已研发出既耐高温又透波、无需“发汗”的高性能材料,简化了结构并减轻了重量。

然而,即使拥有了优良的材料,仍需借助模拟软件精确分析在高超音速环境下,飞行器鼻锥部位承受的高温分布、扩散范围以及可能达到的最高温度。此时,Vulcan-CFD软件应运而生,这款由NASA兰利研究中心高超音速吸气推进部门研发并广泛应用于全球多数风洞实验数据分析的软件,能够模拟从亚音速至高超音速下的连续流场,包含化学和热非平衡过程以及多种湍流模型,旨在提供详尽而精确的数据支持。

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

遗憾的是,刘军教授团队的研究发现,Vulcan-CFD在处理高超音速流场细节方面存在严重不足,对飞机表面化学成分和温度变化的模拟分析不够精确,这无疑对依赖该软件进行飞机设计、分析的工程师们带来了巨大的负面影响。简言之,由于软件未能准确再现高超音速整流罩实际面临的严苛环境,基于此模拟需求设计的整流罩在飞行过程中容易在特定“薄弱”区域遭受超出预期的高温气流冲击,进而导致透波功能失效,甚至可能引发通信失联乃至失控坠毁等严重后果,这也解释了为何美国高超音速武器项目频频受挫。

面对这样的疑问,人们不禁追问:既然Vulcan-CFD软件拥有如此广泛的影响力,为何中国的高超音速技术研发未受其影响?答案或许颇具讽刺意味:由于NASA对中国实施技术封锁,中国科研人员并未使用这款软件,而是自主研发了相应的测试软件,从而巧妙地避开了这一“陷阱”。而Vulcan-CFD软件在全球范围内虽享有极高权威,但由于在处理关键数据方面的疏漏,竟导致美国高超音速技术停滞不前,NASA的声誉也因此蒙尘。

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

尤其值得关注的是,美国现役的三大高超音速武器计划——LRHW、ARRW滑翔高超音速导弹以及HAWC吸气式高超音速导弹在试射过程中屡遭失败,以至于网络舆论对此热度高涨,网友们的评论也充满调侃与无奈。LRHW与ARRW两款导弹的试射记录堪称一部“血泪史”,几乎每次试射都伴随着不同程度的失败,使得美国军队的信心备受打击。

至于为何中国科学家会选择公开这一重大发现,不少网友提出疑问,这是否构成了一种技术泄密行为?诚然,虽然论文并未直接提供具体数值数据,但对于在高超音速领域积累了丰富经验的NASA而言,这一提示无疑是为其提供了重要线索,很可能促成Vulcan-CFD软件的革新升级。尽管如此,有人认为,这一举动客观上延迟了美国掌握高超音速技术的时间,并加大了其研发投入,某种意义上,也算是为中国赢得了战略上的先机。

我科学家发论文揭开美高超音速武器失败原因!网友:这不泄密吗?

总之,中国科学家揭示美国高超音速武器失败原因的论文引起了广泛关注和讨论,一方面展示了大陆在相关领域的科研实力和创新精神,另一方面也为全球高超音速技术的发展增添了新的悬念。不过,无论结果如何,科技进步的步伐永不会停止,中美两国在高超音速武器研发领域的竞争与较量还将继续上演。

继续阅读