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高超声速领域,谁都不想掉队

    来源: 科技日报  2019-02-20 15:25:10

“现在许多国家都配备了这种武器,法国不能再坐等了!”法国国防部部长弗洛朗丝·帕利近期发表声明称,法国政府将签订一份关于研制高超声速飞机样机的合同,计划2021年底之前试飞。

天下武功,唯快不破,世界各国武器都在朝着更快速的方向发展。而神话故事中大能者的“指哪打哪”,让万里之外的妖魔鬼怪未见其人即一命呜呼的传说,似乎即将因为高超声速武器的不可一世而成为现实。它射程远、时速快、结构简易、作战性能卓越,打击超远程目标快准狠,利用高超声速武器作战必然是未来军队作战的“基本操作”。也难怪法国等国难掩对其“情有独钟”的感情。

音速是340米/秒,几十年发展下来,普通战机的速度也就音速的3至4倍,若想名正言顺冠以“高超”之名讳,飞行速度得要超过5倍音速。

尖端领域技术,5倍音速是一个坎,达没达到,对武器本身来说是一个质变。笔者认为突破5倍音速有以下几个难点。

难点一,高超声速武器需要从零速度基础开始加速到5倍音速以上高超声速阶段,并最终实现突破大气层,到达空气稀薄的临近空间。如果飞了一会儿就“肌肉酸痛”了,肯定行不通,它还要像长跑健将一样在临近空间长时间保持5倍音速以上巡航。

难点二,5倍音速以上的飞行器的气动性呈现出新的特征,甚至颠覆了几百年来的传统空气动力理论,处于此前人类未知的领域,特别是6倍以上的速度领域,其理论研究更是难上加难。

难点三,更强力的发动机问题需要跟进解决,即便研制出成本较低、适合量产、可让飞行器达5倍以上音速的推力发动机,如何实现发动机与助推系统或动力装置的最佳结合又是一大难关。

最后,我们还有个材料结实度及耐久性的大难题。超高声速飞行条件下,外界环境所带来的剧烈摩擦、电离会使飞行器表面迅速升温,一般性的飞行材料根本驾驭不了,亦或飞行寿命很短。美国雷神公司就认为“高超声速武器的关键在3D打印”。在高温下想保证材料的完整度,只能通过设计极其复杂的冷却通道网络。传统的制材方式大部分只能够凿出一些规律的冷却小孔,而3D打印机生长出来的通道,宛如神笔马良之作,它们可以是高效率散热螺旋结构,或是突破人类想象极限却独具匠心的“降暑”好结构。

再来看看国际上高超声速武器研制情况,总体来说,美俄势头最猛,执牛耳;多国争相追赶,群雄并起。如此规模的高超声速大竞赛时代下,部分悲观主义者认为这只是带来了新的毁灭手段。的确,“契科夫法则”就认为:在第一幕中出现了枪,在第三幕中必然会发射。纵观历史,君主或国王有了新武器,大部分会禁不住诱惑。但1945年以后,人类似乎已经渐渐能够控制住自己的战瘾,冷战时期的第一杆“枪”——核武器竞赛,仍从未发射过。人们已经习惯这个世界被众多高科技武器所环绕,但更多的体会则是历届新式武器的束之高阁、无用武之地。

换个视角,乐观主义者看到的可能是另一种潜能:未来的超级高铁或许会受到高超声速飞行器技术的推动;波音公司去年公开了其正在研制的高超声速民用客机概念方案,概念出自一项高超声速飞行器研究计划。技术为人类带来了力量,可能除了各国忙于军事冲突及国际关系的总统、将军外,这些力量如何运用,人类可以看向别处,寻找新的议题。

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