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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 / H7 M' }. V. F+ S

* O% ?8 q' f8 G" d2 M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。' h- t: [) r4 b  H$ N' Q

! Y/ w* i% v) `; C3 u" F# c近日中国接连公布先进的高超音速飞机和动力:
% q3 \4 u# `% ~) k2 d, G
7 T  t- {! x( [2 b9 z! W: z- 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
! Y4 q* g( ?" E- 凌空天行的“筋斗云”M4高速冲压发动机" Y2 c5 P# p* k' C/ a4 p+ Q2 Q
- 清华的冲压转子爆震发动机0 l( r5 T6 r4 ?! z# T# G

9 p5 r2 |; S8 K; n: Z“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。7 t: g7 X- o4 p( |2 I
1 H% }5 o! `, Y+ C+ }
寥寥数语,信息量很大。/ |$ `& R6 {0 u/ S7 W

; b" P8 P* C1 B8 D" W- A6 A* l1、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。- s- v6 x( O! C) K# v
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。
! z/ H, p" o1 b/ n8 P* S3 {" o3、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。% k& f8 b7 r" \$ n
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。
1 f# d5 H4 I- X2 p0 _( U: n5、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。
4 }: _* s% p! H& i6、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。
2 V$ v1 k1 q2 K. V: i7、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。) U* U- p5 w/ v; v0 W8 F- z

$ Y& c: y4 _" `" w9 N& M3 i“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。; }9 |* N+ P4 |4 r# A/ V

/ J- j4 z( P& o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。
( J/ \( `, F* [1 K/ I/ j9 H- q! o; }0 K* l- h0 I
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。
- F' v* l6 j+ |* ?# Q% ~1 \% j* D* o6 W& f
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?' G# o! }' V/ h6 R8 h* z. X' t

- @" Z  O2 T" L$ m0 K; m# p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。
7 d5 ]4 `- B8 f) ~; n3 `6 [9 w% U) H7 y0 W
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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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。
( ~$ e  M$ t, ]; Y; s
- `6 u# c3 P4 s6 k8 W, y# Z9 c$ j7 j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。1 ^- }) K  S% \% n" A

0 O3 H0 Z3 A5 `, g0 g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。" i$ a& g) ~( T( N/ z4 |
  b; A$ p; Y, }3 ^. W/ u$ G
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。
% Z. Y6 f1 \/ T: D* n! Y. |+ S& v' G# N1 F" r3 m+ L( I
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。6 M/ _" H" x. c, C4 H

! J, F4 }5 M6 _' z清华团队也是将冲压和爆震相结合,但这是旋转爆震。
1 ~8 l/ U+ P2 A# s6 f8 O6 R( B5 P* s+ g4 s9 ^8 L7 b/ B
爆震发动机有三个技术路线:
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1、脉冲爆震,效率最高,但只能产生不连续推力。# u+ j. U2 d3 y
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。- j8 T8 W# w' m( H$ g% x
3、旋转爆震,原理精巧,产生连续推力,但也最复杂。
! k6 _3 b- \" Y# h8 A% O& I. W: {+ f  h3 Z  M% I& y' V
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。9 x5 ~5 D  _6 j+ E

) {9 g' p7 C* \9 ]3 j9 y% j+ V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。
+ t, x9 ]' _2 }2 e# K% J; j; h& l1 x# ~/ z" D* q6 k
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。$ V7 v3 g% h$ Z* t

' h2 A( h5 F4 C) R; v- s( n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。
* c6 J7 o/ Y5 Q* L) I2 _) C3 Z1 \: g1 p) s& X$ C( @  \
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。
6 h: @$ i. ]$ M& H4 h+ W$ K9 `0 n7 U
6 e3 E- `" g3 W: `6 m6 t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。) Y. m8 ]  v6 b$ ~) `) L  H$ K1 ~

  A, u7 c7 V* h) f# u! [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”。
7 `5 E6 H, E- e# U  m2 j1 z- @/ N( W# m  w, K# G7 y# U
“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。( m1 X, n) [# h4 x

9 k- H" u) U: i2 L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。3 @+ n' S  O+ X9 U* J% \& |+ r

4 z4 k" m. h+ @- W7 j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。
    2 R! l( [0 \' {4 q3 ~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。4 d- }7 O3 }1 s) d3 Z

    5 t/ M6 g3 D6 S5 l6 q+ w) c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
    10 小时前
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    [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
    10 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

      Z0 _2 j  c$ o$ A! ~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。
    3 W( {/ F4 l( u% u% l4 U* u- X' S+ F
    6 T2 A! q( I( f6 x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
    10 小时前
  • 签到天数: 939 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
    9 G9 Q( O: Y1 S+ G% `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。 ...
    9 `) S8 E* k* x* E) m: Z% E
    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
    ; a0 \, n: x: c6 j  z5 S2 o' i" j% v9 d; i% H+ N0 v, f% \
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    该用户从未签到

    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 23:05
    % z/ E/ @+ p8 c. L+ i晨大看这个帖子,  多几张照片: https://k.sina.cn/article_6379388705_17c3dbf2100100vbeo.html?from=mil3 G5 B6 T( r# Y9 g. f
    ...
    1 j' q* l! j8 r$ l7 D& ?9 e' T
    这张图好!多谢!
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