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高超聲速領域,誰都不想掉隊

    來源: 科技日報  2019-02-20 15:25:10

“現在許多國家都配備了這種武器,法國不能再坐等了!”法國國防部部長弗洛朗絲·帕利近期發表聲明稱,法國政府將簽訂一份關于研制高超聲速飛機樣機的合同,計劃2021年底之前試飛。

天下武功,唯快不破,世界各國武器都在朝著更快速的方向發展。而神話故事中大能者的“指哪打哪”,讓萬里之外的妖魔鬼怪未見其人即一命嗚呼的傳說,似乎即將因為高超聲速武器的不可一世而成為現實。它射程遠、時速快、結構簡易、作戰性能卓越,打擊超遠程目標快準狠,利用高超聲速武器作戰必然是未來軍隊作戰的“基本操作”。也難怪法國等國難掩對其“情有獨鐘”的感情。

音速是340米/秒,幾十年發展下來,普通戰機的速度也就音速的3至4倍,若想名正言順冠以“高超”之名諱,飛行速度得要超過5倍音速。

尖端領域技術,5倍音速是一個坎,達沒達到,對武器本身來說是一個質變。筆者認為突破5倍音速有以下幾個難點。

難點一,高超聲速武器需要從零速度基礎開始加速到5倍音速以上高超聲速階段,并最終實現突破大氣層,到達空氣稀薄的臨近空間。如果飛了一會兒就“肌肉酸痛”了,肯定行不通,它還要像長跑健將一樣在臨近空間長時間保持5倍音速以上巡航。

難點二,5倍音速以上的飛行器的氣動性呈現出新的特征,甚至顛覆了幾百年來的傳統空氣動力理論,處于此前人類未知的領域,特別是6倍以上的速度領域,其理論研究更是難上加難。

難點三,更強力的發動機問題需要跟進解決,即便研制出成本較低、適合量產、可讓飛行器達5倍以上音速的推力發動機,如何實現發動機與助推系統或動力裝置的最佳結合又是一大難關。

最后,我們還有個材料結實度及耐久性的大難題。超高聲速飛行條件下,外界環境所帶來的劇烈摩擦、電離會使飛行器表面迅速升溫,一般性的飛行材料根本駕馭不了,亦或飛行壽命很短。美國雷神公司就認為“高超聲速武器的關鍵在3D打印”。在高溫下想保證材料的完整度,只能通過設計極其復雜的冷卻通道網絡。傳統的制材方式大部分只能夠鑿出一些規律的冷卻小孔,而3D打印機生長出來的通道,宛如神筆馬良之作,它們可以是高效率散熱螺旋結構,或是突破人類想象極限卻獨具匠心的“降暑”好結構。

再來看看國際上高超聲速武器研制情況,總體來說,美俄勢頭最猛,執牛耳;多國爭相追趕,群雄并起。如此規模的高超聲速大競賽時代下,部分悲觀主義者認為這只是帶來了新的毀滅手段。的確,“契科夫法則”就認為:在第一幕中出現了槍,在第三幕中必然會發射??v觀歷史,君主或國王有了新武器,大部分會禁不住誘惑。但1945年以后,人類似乎已經漸漸能夠控制住自己的戰癮,冷戰時期的第一桿“槍”——核武器競賽,仍從未發射過。人們已經習慣這個世界被眾多高科技武器所環繞,但更多的體會則是歷屆新式武器的束之高閣、無用武之地。

換個視角,樂觀主義者看到的可能是另一種潛能:未來的超級高鐵或許會受到高超聲速飛行器技術的推動;波音公司去年公開了其正在研制的高超聲速民用客機概念方案,概念出自一項高超聲速飛行器研究計劃。技術為人類帶來了力量,可能除了各國忙于軍事沖突及國際關系的總統、將軍外,這些力量如何運用,人類可以看向別處,尋找新的議題。

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