$ U2 {) T9 z9 ]气动辅助变轨也可以用于洲际高超音速滑翔导弹,在进入最终的滑翔前,通过多次类似气动辅助变轨的机动,在多次受控水漂中改变弹道,同时减速到适合转入高超音速滑翔的速度,而不是用简单的“深探入”、猛拉起减速。这样的滑翔增程效率更高,弹道更加变幻莫测,使得导弹发射预警对预测弹着点毫无用处,极大压缩中段反导的窗口,迫使对方依赖不可靠的末段反导,极大增加突防机会。4 M7 r4 g) V# p. C
3 j5 P/ r2 v7 \) I气动辅助变轨还有民用前景,比如说在一次发射中携带多颗卫星,反复变轨,多次精确释放卫星,减少卫星用自身燃料入轨的消耗。还可以做好人好事,清扫轨道垃圾。 6 @ g, Q3 R* I# Y; A 6 m0 G2 c" x: x/ N; ~% z4 X央视图版中还提到多级入轨,这对发射卫星和空间站更加有用。最简单的多级入轨是二级入轨,由运输机携带进入高空,分离后用火箭助推入轨,大大降低助推火箭的推力要求,这是现在主流的多级入轨。6 v1 G4 P9 ^3 X% n/ | G
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更加先进的多级入轨同样由运输机带入高空,然后高超音速助推级分离和点火,转用超燃冲压动力,进一步加速到M6以上,并升入4万米以上的超高空,然后火箭助推级分离和点火,将载荷进一步推入轨道,同时高超音速助推级滑翔返回。如果高超音速助推级能加速到M20和八万米极高空,对火箭级的要求进一步降低,发射成本降低的效果更为显著。 7 a2 Y6 d- A2 I6 _% r * G9 F/ d2 d. g/ h4 NSpaceX用可回收火箭助推级大大降低发射成本,但还是用火箭动力直接升空加速,利用气动升力先行升空和加速的多级入轨能进一步降低成本,据央视报道,与常规的火箭发射相比,成本可降低90%。那是把卫星发射做成白菜价了,有钱人家过生日放一个卫星未必再是说笑话。9 S. H& V$ z: p1 F0 I/ a% H4 }
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理论上的奇思妙想是容易的,实现就难了。在大气层边缘打水漂最早是纳粹德国时代尤金·桑格尔提出的构想,在纳粹时代甚至雄心勃勃地开始了轨道轰炸机的设计,这是要成为希特勒反制美国的杀手锏的。由于技术上过于超前,计划搁置了。事实上,可控的水漂技术到现在依然属于前沿中的前沿,正是因为得不到实践检验的理论只是空想。JF-22正是填补理论到实践的间隔的有力武器。) Y2 n# H- S! H) R
& t8 `- c" @3 G; h6 ~5 M美国神秘的X-37据说就是气动辅助变轨的技术验证机,已有2架投入实用,2010年1号机首次升空,2011年2号机首次升空。两架X-37已经完成5次轨道飞行,在轨时间分别为224天、468天、674天、717天、778天,现在正在进行第6次轨道飞行。据报道,X-37在第5次飞行时才进行了变轨试验。中国也在轨道上成功进行了技术验证。问题是这样的实飞技术验证还远远不够,有了JF-22,中国可以极大地加速气动辅助变轨这项关键技术的实用化。6 a) @& \" j8 v7 d
( D" N' P8 r R" a. d普通的冲压式发动机还是亚音速燃烧,然后燃气通过拉瓦尔管加速到超音速,形成超音速推力。但和超音速风洞的问题一样,这在速度高于M4-5就不行了,随着速度的进一步增加,减速再加速的阻力增加超过推力增加,速度不可能再上去了。只有燃烧转入超音速,才能突破瓶颈。 $ g7 V1 h7 \% G" }+ w. O# T) n2 w3 G* G" q) q
在超燃冲压的燃烧室里,超音速气流将超音速燃烧形成的压力波带走,避免温度的无控升高和能量积聚导致的爆炸,关键在于超音速进气道、燃烧室燃烧膨胀的激波与超音速气流产生的激波要精确匹配,既不让气流激波过于落后于膨胀波导致爆炸,也不让气流激波过于超前于膨胀波导致泄压和推力损失。换句话说,超燃冲压的关键在于精确的激波控制。 - x3 ~7 ]8 h J" ~- p u! J9 G3 \; E. ?! _# ?7 s% D& q
2020年5月,中科院力学所悄悄发布一条消息,范学军团队在超燃冲压发动机地面试验中实现了连续600秒的运行时间。高超音速风洞的关键技术也在于激波控制,否则是无法产生稳定的高超音速气流的。范学军团队的成就不一定能直接用于JF-22,但说明了中国已经掌握了激波控制的屠龙技。9 X3 \6 x' }! w) E
8 V+ z d/ A( X7 o应用了这样的屠龙技的JF-22还将催生更多、更炫的屠龙技。这是妥妥的世界绝对领先,世界上没有第二个这样的高超音速风洞。对于这样处于理论和实践绝对前沿的极端技术,夸张一点地说,有没有JF-22这样的高超音速风洞好比叙利亚乒乓球队和中国乒乓球队的训练环境。没有的话,只能在昂贵和稀少的实飞中艰辛地积攒数据。有的话,则可以横着试、竖着试、斜着试,迅速积攒大量数据,并根据已有数据优化进一步的试验,充实完善理论,指导进一步试验,直到形成决定性的技术突破。+ z) }( h, N' q( M