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要说一下,这次珠海航展似乎是没有把鸣镝-22又拉出来吧?这个验证机是2022年的产品了,按照咱们自己的发展水平来看,2年前的东西在军迷眼里是没有啥存在感的。
首先,咱们得说说鸣镝-22是什么东西,一点点的来加深认识。
“鸣镝”本身是一种古兵器,也叫做“响箭”。在《史记·匈奴列传》中记载是当时冒顿首先制作出来的一种用来指挥手下的射手作战的武器。在《史记》中提到这段的时候写着“冒顿乃作为鸣镝,,习勒其骑射,令曰:令曰:‘鸣镝所射而不悉射者,斩之。’”,最后冒顿把手下的射手训练得条件反射了,就把鸣镝射到了他亲爹头曼身上,这哥们就成了新的单于。
千年过去,如今匈奴已经消失在了历史长河中,而司马迁在硬搬来秦朝的“镝”字加上了“鸣”,却沉淀在华夏文化中,成了我们新一代飞行器的代号。
所以说,文化的自信,其实才是我们真正要自豪的地方。而且W君也得给研制单位点个赞,这种文化内涵正是我们要不断传承的。
说回鸣镝-22,很多人说这是我们的高超音速飞行器,其实不然。在2022年的展会上牌子上是写着“宽域”飞行器,我们并不能以“高超音速飞行器”来概括鸣镝-22的性能特征。如果一味的强调鸣镝的“高超音速”就有可能被忽悠成傻子了。
这是在鸣镝-21的基础上进行改进生产出来的一个验证机,其实说大家通俗易懂的话就是像美国的X系列验证机一样都是用来做实验的,本身并不会有什么量产计划。鸣镝-22和鸣镝-21最大区别就是极限速度的不同,在鸣镝-21的马赫3.5的极速基础上又提高了一倍,达到了马赫7。
这时候就得有人杠了,都到马赫7了,为什么W君还说鸣镝并不是以“高速见长”的一个飞行器呢?
说个透底的话——高超音速武器在咱们来说并不是一个难做的事情,在2018年我们就已经有相当成熟的产品了。
例如我们的凌云系列高超音速平台,这东西据W君所知是在2015年就基本上研制成功,在2017年、2018年实验后逐步公布出来的。而且,凌云-1才是在目前各国高超音速研发水平下真正的高超音速武器所应该拥有的技术形态。
咱们公布的第二款高超音速飞行器其实就是大家现在比较熟悉的东风17导弹了,2019年国庆阅兵开始亮相。由于东风17外观特别科幻,它在大家心目中的形象要比凌云-1丰富不少。但是有一件事情大家得注意,这是搞军情的技巧:目前在任何公共媒体上大家都没见过东风-100(长剑-100)的导弹本体吧?
这么多年过去了,在今年珠海航展上公布的数据其实是有水分的。
射程3000-4000公里,速度马赫4——这种参数用来骗鬼,鬼都不信!毕竟虽然官方声称“长剑-100也叫东风-100”,但是放在航展航展上的东西是用来出口创汇的,卖给土大户们打开发射筒让人家看导弹里面装的是长剑-100,但是谁知道东风-100的发射筒里面到底装的是个什么鬼东西?东风-100实际上是最近5年以来咱们最神秘的武器(没有之一)。这样隐蔽秘而不宣只有两个原因,第一、导弹外形极其怪异采取了极端的隐身措施,担心外形泄密后被敌方反制,第二、就是导弹的进气和推进系统有了技术创新,外形泄露会导致敌方进行规律推算,真在实战的时候效果就不够突然了。
当然了,官方不公布,在W君这里谁也别打听,各自在心里种下一枚疑惑的种子,静待答案揭晓。至于前面提到的凌云-1,那是咱们的另一个实验平台,别瞎联系到一起。
然后咱们再说回“鸣镝”的事情上。鸣镝就是试验机,别过多解读。
中国科学院力学所成立了一个叫做“宽域飞行工程科学与应用中心”的专门部门其目的是研究宽域飞行的动力学和材料学特性。为此也就推出了前面咱们说到的鸣镝-21。
那么问题来了,什么是宽域飞行?要了解这个问题,我们首先要知道飞行器的飞行包线。第一种真正实用化的两倍音速战斗机是F-104。
为了达到2倍的音速,采用了极小展弦比的设计。从三视图上我们就可以看到这架飞机的机翼有多小。
由于展弦比很小(只有2.45),因此飞行的时候所受到的阻力就小得多,因此,这架飞机可以单靠一台加力推力至优80千牛的J79发动机推到马赫2.2的速度。但也因为展弦比过小,机翼在低速飞行的时候所能获得的升力就很小,因此这架飞机在低速飞行的时候不安全,在起飞和降落的过程中往往会出现事故。也就被人称之为“有人驾驶火箭”或者“寡妇制造机”。
美国在F-104同时期还有一架飞机叫做U-2,展弦比很大,达到了10.6。
这是另一个极端,它飞不快,但是能飞得又高又远。在降落的时候甚至可以用90公里的速度慢慢悠悠的降落到跑道上。后面的车猛踩一脚油门都可以超过这架飞机。
这里就有空气动力学取舍的问题了,大翅膀在飞行的时候速度慢但稳定,只不过高速飞行这事情干不了。小翅膀高速飞行没问题,但是低速飞行的时候就不能提供足够的升力。
因此长距离飞行的飞机例如侦察机轰炸机都是用了大翅膀(高展弦比),以便获得小推力下的高升力——省油,以及在稀薄空气内的高升力——飞得高。而战斗机要灵活也要速度,于是通常展弦比就会做得小一些。因此不同的飞机就有不同的飞行包线,决定了在这个某个高度上的速度、升力等一系列的飞行特性。
正因为有这些局限,F-104的飞行包线就的范围就很小。
飞行包线(Flight Envelope)——用来描述飞行器(如飞机或飞行器)性能极限的术语,通常包括速度、高度、机动性等参数的范围,表明飞行器在安全和高效运行条件下的操作极限。所以你也不难理解为什么F-104飞得快且是“寡妇制造机”了。
当然了,展弦比是可以改了,这就诞生出了一系列的可变后掠翼战斗机,例如米格-23
在展开机翼之后,展弦比达到了恐怖的7.1,你要知道B-52才8.6,在收起机翼的时候展弦比却只有3.5。因此这家伙的飞行包线大得恐怖。
但这东西也有不好的地方——可变翼结构太重了,带来的好处都被可变翼结构的重量抵消掉了。所以在F-14之后就没有可变后掠翼战斗机出现了。这个结构就只能用在类似于Tu-160这样的大型轰炸机上了,飞机本身很大,可变翼结构所占用的重量百分比反而小了。
战斗机采取了两种极端形式发展。其实呢,W君可以告诉大家的是世界上有两款设计极其优秀的战斗机,它的展弦比要比F-104还小。
第一种不说名字大家基本上也都会知道
F-22的展弦比只有2.36,比F-104还要小,但是在这里洛克希德耍了个花活,F-22的机背是曲面的,看似不大,但是这个机背也有升力作用,因此你看到在F-22大幅度机动的时候,整个F-22上面都是负压力区域。
另一种就是歼-8II,意外吗?歼-8II的展弦比只有2。这件事有在《前来填坑:为什么说歼-8II的气动设计在当时无人能敌?》讨论过,有兴趣往前翻翻吧。
咱们的歼-8II的设计奠定了后面大部分战斗机的基础设计,甚至我们在歼-20上依旧也能找到歼-8II的影子。
其实咱们在歼-8上的设计很简单,用三角翼的面积来扩大升力范围,虽然三角翼的单位效力并不比楔形机翼高,但是胜在面积大。这也是当年发动机不行气动来凑的无奈举动。
但无论如何,这些传统的飞机包线基本上是无法再继续扩大的。
那么包线和“宽域飞行器”有什么关系呢?
宽域飞行器是指在宽空域、宽速域、宽包线飞行器,其实——“宽包线”已经包含了空域(高度)和速度。
我们在看待鸣镝系列飞行器的时候不仅仅要看它能飞多快,更重要的指标是这个飞行器到底能“飞多慢”。
这个图片被很多不明真相的军事自媒体说是我们的轨道轰炸系统。以至于很多国外媒体也跟风报道说“中国朝着不可阻挡的核武器的精密弹头迈出了一步”,其实这个恰恰就是宽域飞行工程科学与应用中心的试飞装置。这是一个气球吊装释放器。
由探空气球吊到高空。
从释放器中释放“鸣镝”的等比例模型。用来在自由落体的初始速度下来看这些模型的气动结构能否获得足够的升力。
不明真相的群众就以为这是我们的轨道轰炸机投放器了。
据W君掌握的数据资料,这次试验验证了鸣镝的设计可以在马赫数只有0.2的条件下获得足够的升力。也就是说这架飞行器的落地速度可以在250公里/时以内。这个数字有多惊人很多人是不理解的。做个对比,大部分战斗机的起降速度在230-280/公里/小时。也就是说,我们在任何可以起降普通战斗机的机场上都可以降落“鸣镝”系列飞行器。虽然它的最高飞行速度可以达到马赫7但是依旧不需要一个专门设计的机场或者航空中心,就可以让鸣镝安全的落地。
高超音速飞行器美国也有,而且还是载人的。这就是X-15火箭动力高超音速验证机。年代比较久远。需要依靠B-52携带到高空发射。
速度可以达到破纪录的7274 千米/时,在当时飞行的高度上折合马赫数为6.7。飞的高度纪录达到了107千米的高度,已经越过了卡门线,算是进入了太空。
不过由于当时技术水平的限制当X-15的火箭发动机烧完后就失去动力需要依靠滑翔手段返回地面。
这一点就和我们的鸣镝不同了。由于机身设计的是为高速飞行优化,因此在起降的时候还得依靠更高的速度获得升力,因此X-15的降落速度高达322千米/时。不得不在盐湖上以滑橇的形式着落,即便如此也需要更长的滑行距离,这是X-15降落时候的景象:
所以说,高速航空器不仅仅是需要一个极限的飞行速度,如果要实用化还得让它的落地速度变得是可以接受的。这也是为什么W君十分看重这类飞行器的最低速度可以做到多少的缘故。
我们在试验鸣镝的时候投放的方式是相同的,也是利用轰炸机在高空进行投送。
这是18年的时候试验鸣镝-21型的照片,又有很多人说我们在试验高超音速武器了。这其实就是一个试验机而已,和武器还沾不到边。
即便是4吨重的MD-22其可以携带的载荷也只有0.6吨。0.6吨这个数字对于武器系统还是太小了。
不过鸣镝的意义在于大幅度的扩展了我们在宽域飞行器设计上的经验,充实了我们的数据积累,也让一代高速空气动力学的设计师、材料供国工程师和控制工程师能够借助这个项目成长起来,这才是鸣镝真正对于我们的意义。
在W君知道的信息里可以说的是从鸣镝研发项目开始至今,已经做了8000多次的各种不同姿态和速度的风洞测试、数万次飞行轨迹的仿真、先后五批次完成了7次实际飞行试验、达成了数种新材料的实际试验工作……
这些才是鸣镝系列飞行器的价值所在。和轨道轰炸机、高超音速轰炸机什么都没一点关系。
鸣镝的工作当时领导有八个字的评价 成功 成就 成绩 成长。其实大家真正欣慰的是中国的航空航天技术在真正的成长起来。鸣镝之外,宽域飞行工程科学与应用中心还在对宽域飞行器进行更新的研究,计划发射更大的机体“腾云”
这才是宽域飞行器的终极目标——地面起飞,空中发射载荷入轨、自主返回。
仔细看这个模型的尾部,前阵子W君说德国在搞的线性气塞喷口,不也在咱们的计划中吗?
所以说,别一出来一个什么飞行器就非得往军事的角度上去想,军事发展是可以触动人心,但科技的发展才能真正的挺起脊梁。