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标题: 中国高超音速飞机大爆发 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2024-12-19 11:49
标题: 中国高超音速飞机大爆发
本帖最后由 晨枫 于 2024-12-18 21:59 编辑 0 {0 \! N$ z! O3 x# o' E
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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。
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近日中国接连公布先进的高超音速飞机和动力：
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- 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; y' X( G5 {3 v
- 凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机
, I& J- q) `. ~" O' Q1 x: d% X- 清华的冲压转子爆震发动机
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“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。" M$ F- R+ L( B6 f

% t- Q( Y6 {1 |寥寥数语，信息量很大。" S5 {1 K* r7 }) G! t) t+ c7 g7 q
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1、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。% F! b( c% A' T3 P. E( O( O6 \
2、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。% i" y* w# {- \0 l5 {
3、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。: u6 R6 m$ z' q6 e1 I4 [
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。" G, `( B( f& L; d4 j# ?; z, _( I
5、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。9 ^) w: P- w1 g( V* |
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。
, S  C& g' O# u: L8 M7、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。" Y4 S# h1 @# m7 J4 v

/ V  `7 v1 M  k& U! L“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。) v# K: c' _' T: i

: ~# i2 q% S/ I: C+ E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。& i; `' E' J" Y; C- `
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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。! L) [, z2 r& R" F  X

! D% o' p9 e9 k  A- u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？( v- T; z- M5 i( {$ w- B2 `- r
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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。3 X4 s7 H& Y$ Q2 ]2 w

  b* ^3 S, r2 }& w9 Q% U- p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。
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2 x2 }, _. B1 K$ @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。
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0 p) L- C4 l+ i9 c9 ]8 [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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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。
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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。
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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。
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5 u) G; A2 g8 g2 m+ W清华团队也是将冲压和爆震相结合，但这是旋转爆震。
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; w  T+ w4 b3 x3 z+ Q3 B8 r爆震发动机有三个技术路线：( N' R' Y2 l" a$ |8 n
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1、脉冲爆震，效率最高，但只能产生不连续推力。% E+ y+ P  b% j" D  e2 A, }
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。1 `) H( q% ~9 J' A" ?# [
3、旋转爆震，原理精巧，产生连续推力，但也最复杂。0 [% |' o" U! Y) L% N) M( ^6 s! {! a
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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。
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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。1 q" M* Z/ x1 ]4 p

, J+ H) o' n9 y, T- N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。
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8 O9 s! K1 m! i0 n' i6 {+ i8 H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。" t# R$ b" U7 O2 n

2 T* z! S! x/ @5 w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。
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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。
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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”。! ^) M# L+ X. z2 o
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“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。$ t$ m+ k# a9 O7 C/ U2 b
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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。) D6 S' f' k5 j- S

6 m+ U# o: ^- E! Q中国高超音速飞机的大爆发还刚开始呢。
作者: xiejin77    时间: 2024-12-19 12:57
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。
+ r2 h9 h  g( g4 b* h$ b5 l2 Y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。
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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！
作者: 黄序    时间: 2024-12-20 20:56
作者: 黄序    时间: 2024-12-20 20:58
作者: 晨枫    时间: 2024-12-21 01:08
黄序 发表于 2024-12-20 06:58

$ _  l5 @, b8 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。
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  n9 C. u9 D% Q# @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。
作者: 黄序    时间: 2024-12-21 01:10
晨枫 发表于 2024-12-20 11:08+ D1 Y% p2 u+ o3 m: X# d, M
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。 ...

6 U; N" c! R6 C( S: t- U转的图，不知道是哪个展。
作者: hugo_song    时间: 2024-12-21 13:05
晨大看这个帖子,  多几张照片： https://k.sina.cn/article_637938 ... 0vbeo.html?from=mil' V' J2 y! C& m+ B2 E8 i
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作者: 晨枫    时间: 2024-12-21 13:10
hugo_song 发表于 2024-12-20 23:05
: q# f) X, ]' c# ~8 b晨大看这个帖子,  多几张照片： https://k.sina.cn/article_6379388705_17c3dbf2100100vbeo.html?from=mil
% q9 n; R# S! B' o' a ...
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这张图好！多谢！



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