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[武器展望] 中国高超音速飞机大爆发

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 楼主| 发表于 2024-12-19 11:49:17 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-18 21:59 编辑 4 }0 Q" e  j  s

2 h4 H4 `$ X8 M% O6 u! k中国高超音速飞行和动力世界领先,但到底怎么个领先法,外界不甚了了。公开信息里,东风-17是一个例子,这是助推-滑翔技术的范例,采用先进的乘波体技术。但助推-滑翔已经是“陈旧技术”了,连美国都搞明白了,日前号称发射成功LRHW有望成为美国第一种实战级高超音速导弹,尽管这用的还是古旧的双锥体,还不是乘波体。- l- [9 o; G" h* R. ]. P

1 N; F$ U8 P& |7 A: ]. ~近日中国接连公布先进的高超音速飞机和动力:# Y" B, b" D3 h( V3 f
* S2 O  g" f  H8 [9 i$ R. i6 ?2 ^) j
- 中科院力学所钱学森青年突击队的“鸣镝”系列“临近空间宽域飞行器”,最高速度可达M7- w* i& j' S9 m* P
- 凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机% N5 V8 l/ Y& D" o
- 清华的冲压转子爆震发动机
+ I/ m6 ~; C6 p. ]0 a; B6 F  ^
$ X4 O: {; @# O“鸣镝”已经到MD22了,湖南卫视里还揭示了较早的MD19和MD2x(后一位数字被遮挡了)。MD-22长10.8米,翼展4.5米,最大起飞重量4吨,是可重复使用的高超音速技术试验平台,用于天地往返空天飞机的技术验证。MD-22可以兼容不同动力,适用马赫数0-7,可以使用自主起飞或火箭助推发射模式,最大航程8000公里,还具备中高速条件下实施6G稳盘过载强机动飞行的能力。5 @) S$ o; ^9 N; V& V( X
0 a$ @  I, c3 x! U, `% D
寥寥数语,信息量很大。3 q' {' Z0 n$ d4 n+ U2 n

+ H6 \" O: _' B! |. u1、可重复使用,这就不是导弹或者一次性使用的了。必须说,这是世界最先进水平,美国到目前为止,才勉强搞成了一次性使用的导弹。
0 L; Q; n# f$ A1 ~/ k2、高超音速实验平台意味着这只是平台,搭载什么载荷就“看心情”了。会搭载什么载荷呢?很多人马上想到导弹、炸弹,实际上最先搭载的可能还是雷达和光电侦察设备。这东西比无侦-8好使多了,全程动力飞行,航程远,机动性好。
7 |$ ^7 a7 `2 F) }  w, f5 E: x3、可兼容不同动力。这也是奥妙的地方:报道始终没有说清楚用的是什么动力。早些年热门的超燃冲压现在不大提了,但多种爆震发动机已经在试验中。此处可以发挥想象力。0 K6 x& }" i% D' r8 }8 V8 V7 E
4、适用于M0-7,也就是说,可以自主起飞,这是高超音速飞行器里头一份。这是人更加好奇,到底是什么动力。只有爆震发动机有可能做到自主起飞到高超音速通吃。
8 B) `* a9 s& z6 i3 C) \3 I% E5、可以自主起飞,也就是说,跑道起飞,这个稀奇,高超飞行器里头一份;或者用火箭助推发射,这个就不稀奇了。( x; l' N( ], _9 s: I& E/ b( j" E
6、航程8000公里。这很可观了,但还是现在的水平。最终能达到多少?开动想象力吧。" R0 G8 _" W! Y. u
7、6g稳盘机动。这个就是大牛了。相信没有任何其他高超飞行器做得到。这也对潜在对手的导弹拦截提出很大的挑战,在那样的速度下,高g机动是不可思议地难,要保证不解体就不容易。
! Z" m$ K! d4 `2 ~5 g
: e* K3 C4 p3 r. v# l$ T$ z“鸣镝”系列明显已经飞起来了。可以从大型飞机上投放后自主飞行,当然也可以用火箭打上去。从气动外形来看,是带有边条的大三角翼。特别高速的飞机使用延伸到机头的边条,是从SR-71时代就开始的做法。随着速度的提高,气流在上翼面加速的时间延长,气流速度最高发生在较后的位置,升力中心向后移动,形成“压头”力矩。边条形成自然的补偿力矩,速度越高,边条升力越大,自然平衡。. D! h" I1 A" Z: O4 y! O" s' p

  _8 A: E% z, M! g- O7 u7 A; W看不出来的是进气看设计,视频有意掩盖了这一关键技术细节。当然,用火箭动力的话,就不需要进气口,但那也就无所谓“兼容不同动力”了。: K8 |7 ?2 r0 ^$ q4 Y
( U. Q, D! k1 i: o. h
现在这还是较小的技术验证机。作为比照,无侦-8机长11.5米,高2.2米,机宽6.7米,超音速飞行状态下速度可以达到6马赫,最大飞行高度达50000米。显然,MD-22的尺度接近无侦-8了,技术成熟后,首先替换的可能就是无侦-8。从火箭助推、滑翔的无侦-8,到MD-22为基础的无侦-xx,中国的战略侦察能力将更上一层楼。
7 @1 F) x; P( t) T; q) `/ h: o3 e/ A2 j5 V' f  a% l
卫星侦察不能替代航空侦察。如果低轨道卫星能看清汽车牌照,高度只有1/4的高超音速侦察机能看清什么,就只有开动想象力了。肯定不只是能看清航母,说不定能做到VVIP的人脸识别?然后呢?6 D* j3 r" E. z+ h+ q

. A( i) o" C4 a2 _7 ?6 \3 f( j当然,“鸣镝”的目标是空天宽域,也就是说,有可能一级入轨,然后水平着陆。这是要完成航天飞机未竟的事业啊。当然,那是遥远的目标,无侦-xx要近的多,也现实得多。
, V6 ~1 f0 m9 {# z8 E3 K9 i2 |* j5 x: l5 |
有意思的是,“鸣镝”系列对发动机秘而不宣,另外两个团队都是关于发动机的。
* y( }1 `) j5 T5 p, r; I- i% X
$ H5 Q$ k. U) R" Y' }" j* k! ?8 V. B凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机推力超过400公斤,在20公里以上高空实现了4倍音速飞行(约5000公里/时),采用爆震燃烧技术,引入模块化设计,结构紧凑、功能独立、维护便捷,在临近空间高速飞行领域拥有巨大的商业应用潜力。当然,也有巨大的军用潜力。8 E5 z, b9 w$ k. ]9 T) {+ W0 l

, H  I* C) l" M2 H0 E( p  f9 ?有意思的是,“筋斗云”并不追求极端性能,而是从低成本出发,在制造选材上特地向大众供应链倾斜。如发动机外壳所用钢材,属于在消费市场随时能够买到的品类。更高级的材料可以达到更高的性能,也肯定可以超过M4,但不符合低成本原则。这样的工程化考虑已经很接近实用级了,比纯探索性的试验更接地气。
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5 y) \1 m8 N4 ^爆震与传统发动机完全不同。传统发动机是等压燃烧,首先只能在音速以下进行,其次热效率受到“一头进、一头出”的限制,亚音速燃烧也意味着进气必须减速到音速以下,排气需要通过收敛-扩散喷管才能加速到超音速。这样的减速-加速过程不可避免地要造成热效率和推力损失,也是涡轮类喷气发动机的理论速度极限也就是M3左右,速度再高的话,减速-加速造成的阻力抵消任何推力增加,速度再也加不上去了。
$ a, f4 J5 P7 m3 N
7 n/ y, L7 {: y! V( I; f/ S" q/ Y爆震是等容燃烧,好比“憋在容器内”的爆炸。燃烧和做功的效率高得多,热工极限也高得多。可以想象,爆炸造成的推进力的速度极限要高得多,所以爆震发动机可以实现零到M4以上的飞行速度。
3 _9 d5 L, z4 q" Y( Z/ n. d( g) J. W/ ~& P9 P0 l) f% ?$ R
超燃冲压可以看成用冲压制造进气端的“密封”,用连续爆震产生推力。技术难度非常高,点火和稳定工作条件非常苛刻,没有更多技术细节披露,不知道“筋斗云”的冲压爆震是否超燃冲压,还是“纯血爆震”。不管怎么说,把速度降低到M4不是技术不给力,而是要抢先落地。这是很值得赞许的技术思路。中国人工智能也是一样,不追求绝对的技术前沿,但要抢先落地,形成实实在在的应用,在实用中形成有益反馈,滚动发展,不断前进。, g/ t8 O% D$ y0 M; `3 D) h

  |7 Y+ m& c$ [. ?清华团队也是将冲压和爆震相结合,但这是旋转爆震。2 j# z  m; [  _# e' j* C
' Y  h, v6 R# V) @5 s
爆震发动机有三个技术路线:
1 U3 Y( N1 P) T  W5 d$ ?- x+ L) v! F- {! K* u
1、脉冲爆震,效率最高,但只能产生不连续推力。
& H) ^- }3 v9 E8 t* {2、斜爆震,速度最高,可以达到M10以上,甚至M20,但启动速度非常高,点火条件异常苛刻。
" U+ r; c8 w# Q$ u/ O6 H7 k9 P4 E+ r3、旋转爆震,原理精巧,产生连续推力,但也最复杂。. |- @$ y2 h$ V( f9 j/ N

/ ?1 R9 M& [1 t- l清华团度将冲压和旋转爆震结合起来,但很诡异地还有一个带叶道的转子。, O4 D6 n4 B) a. i  }
) }  M; V0 D) U1 J6 c* c
冲压和爆震都没有可动部件,不需要旋转的转子。但旋转的转子可提供螺线一样的通道,这相当于脉冲爆震的燃烧室。冲压部分还是用正激波在进气端提供闭锁,排气端应该只有旋转到开口时才开放,此前都在密闭的燃烧室内等容燃烧。也就是说,像加特林机枪一样,叶道转动到对准排气口的时候才形成推力。7 }: ~% d6 l6 I& W2 |

4 B: n# r( y$ G; @这样避免了常规旋转爆震总压增益较低的问题,也避免了脉冲爆震断续推力的问题。& d1 y- t. X* p% W6 r

: \- X: t/ p* w3 ^这些技术路线百花齐放,不好说哪条路才是最好的,都走通更好,有技术储备总是好的。9 }4 K' J# L  g; L6 W
( _& E2 R5 F# ~7 X  F
重要的是,中国在高超音速方面不满足于遥遥领先,而是要比遥遥他爷爷还要领先。不是要美国吃灰,是要美国连灰都看不见。
7 x& Z% B+ t, D7 h) }. p& i  x. |$ c  _& i! G
用芯片做比照的话,美国高超音速大概好算28nm,中国已经在3nm了,而其他国家连90nm都还望尘莫及。! r1 r. t! v3 {  N9 U5 ~

* g! b; |3 Q7 y! V6 C8 L, d) V最可贵的是,中国这是产学研三条路并举。力学所是相当于NASA的“研”,清华当然是“学”,凌云天行则是“产”。. B7 |; T, s) m4 A5 G2 m

/ C0 p- d. R1 o& |& v, l“学”的重点在于拓展理论前沿,并培养人才;“研”的重点在于技术验证,打通产业化的路径;“产”的重点在于产品化、实用化,形成战斗力,形成生产力,形成正反馈。
* Y: p# p- P2 B- D/ a. t$ J3 c  {8 N
三条路并举不仅说明中国高超音速方面人才济济,也说明行业发展有序、可持续。这是新质科技发展的最好状态了。5 Y0 F: t6 l+ h5 N  g
8 P" `+ \1 A& h& j4 }2 E5 Q6 }* |) F
中国高超音速飞机的大爆发还刚开始呢。

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雷达 + 10 这个真牛
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  • TA的每日心情
    开心
    2020-4-8 10:45
  • 签到天数: 227 天

    [LV.7]分神

    沙发
    发表于 2024-12-19 12:57:11 | 只看该作者
    小小寰球,有几个苍蝇碰壁。嗡嗡叫,几声凄厉,几声抽泣。蚂蚁缘槐夸大国,蚍蜉撼树谈何易。正西风落叶下长安,飞鸣镝。$ m: L; c  h  W2 l0 J4 Z0 x  v
    多少事,从来急;天地转,光阴迫。一万年太久,只争朝夕。四海翻腾云水怒,五洲震荡风雷激。要扫除一切害人虫,全无敌。9 g2 C& f- j8 l( Y) E0 P
    0 J  \6 @9 q4 \( U6 E% v
    这名字让我想起了教员的词,是啊,正西风落叶下长安,飞鸣镝!

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      发表于 2024-12-21 06:56
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      发表于 2024-12-20 06:39
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      发表于 2024-12-19 23:32
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      发表于 2024-12-19 22:36
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      发表于 2024-12-19 13:17

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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 1040 天

    [LV.10]大乘

    板凳
    发表于 2024-12-20 20:56:24 | 只看该作者
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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
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    [LV.10]大乘

    地板
    发表于 2024-12-20 20:58:25 | 只看该作者
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    该用户从未签到

    5#
     楼主| 发表于 2024-12-21 01:08:12 | 只看该作者

    0 V/ g, p1 L2 T- N多谢好图。这是今年珠海?我怎么错过了?或许是在斗门无人机展区?那里没有过去,时间来不及了,也好远。; d! X) l8 Z/ o% W2 Q

    / ^; N7 _  l4 q8 p/ N3 R这里能看到一点进气口,还看不出太大的名堂,要是能角度再低一点就好了。
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  • TA的每日心情
    开心
    13 小时前
  • 签到天数: 1040 天

    [LV.10]大乘

    6#
    发表于 2024-12-21 01:10:15 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2024-12-20 11:08) g2 R- G3 z  N$ ?! D
    多谢好图。这是今年珠海?我怎么错过了?或许是在斗门无人机展区?那里没有过去,时间来不及了,也好远。 ...

    , u4 M& z( c% @, B! M转的图,不知道是哪个展。

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    是今年珠海  发表于 2024-12-21 02:27
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    该用户从未签到

    7#
    发表于 2024-12-21 13:05:25 | 只看该作者
    晨大看这个帖子,  多几张照片: https://k.sina.cn/article_637938 ... 0vbeo.html?from=mil, n0 E6 }: t/ e. `$ _, m

    / ~" l0 v6 R7 O% _# t
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    8#
     楼主| 发表于 2024-12-21 13:10:15 | 只看该作者
    hugo_song 发表于 2024-12-20 23:051 N  Z4 F. Z9 t: J) k1 i3 g
    晨大看这个帖子,  多几张照片: https://k.sina.cn/article_6379388705_17c3dbf2100100vbeo.html?from=mil7 x! L. b5 f" o' f, L# K( n
    ...
    $ L. i4 F; T* @- W! B: h, r
    这张图好!多谢!
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