中国采用颠覆式的技术测试了下一代高超音速武器。10月23日,据《南华早报》英文版报道,中国科学家宣布,成功测试了一种以前认为不可能的表面材料,用来制造高超音速飞行器,这一成就意味着,中国在高超音速竞赛中领先于美国。以下为外媒报道的全文。
参与该项目的科学家宣布,中国已经开发出一种用于高超音速飞行器的新型表面材料,该材料可以在长途飞行后保持完好无损。
这项技术以前被认为是不可能的。意味着采用了颠覆传统的技术,开辟了一条新道路。
在中国军方进行的一项测试中,这种薄材料被应用于“乘波”飞机的表面,该飞机利用自身飞行时产生的冲击波来提高升力,高超音速飞机周围的空气随后被加热到数千摄氏度。
根据遥测数据分析,光滑、非烧蚀的表面不仅使飞机内部的关键部件保持凉爽,而且允许无线信号自由进出,使整个飞行过程中的目标识别和通信成为可能。
“试飞取得圆满成功,”该团队上个月在同行评审期刊《气体物理学》上发表的一篇论文中写道,他们没有透露测试的时间和地点。
中国科学院副院长艾邦成领导的团队写道,这种新的热防护技术可以帮助开发新一代可重复使用的高超音速飞行器,“航程更远、速度更快,不断突破飞行边界”。
艾邦成和他的同事表示,高超音速竞赛已经进入了一个新阶段,面临着“巨大的挑战和机遇”。
对于传统的弹道导弹,弹头在落在目标上之前可以达到超高速,即超过音速的五倍。但这些高超音速飞行时间很短,通常只持续几分钟。
美国宇航局和美国军方过去启动了许多项目来开发高超音速飞行器,这些飞行器可以像喷气式飞机一样定期进行长途飞行。
经过一些失败后,这些项目被取消,主要原因之一是飞机表面没有任何材料,可以在持续一个小时或更长时间的高超音速飞行中保持完好无损。
近年来,美国政府重启了高超音速计划,但不断遭遇挫折。美国国会预算办公室1月份向政界人士提交的一份报告显示,热损伤仍然是美国高超音速武器开发商最头疼的问题。
报告称:“剩下的根本挑战包括管理高超音速导弹,在大部分飞行过程中在大气层中高速飞行时所面临的极端高温。”
“屏蔽高超音速导弹的敏感电子设备、了解各种材料的性能,以及预测高达1650 摄氏度的持续温度下的空气动力学,需要进行大量的飞行测试。测试正在进行中,但近年来的失败推迟了进展。”
中国研究人员表示,美国似乎仍在高超音速竞赛的第一阶段举步维艰。
“旧的热障概念主要是指飞行器在高速飞行时遇到的高温条件。主要的担忧和挑战是高温下的热防护问题。”艾邦成的团队在论文中表示。
中国已经过了这个阶段,中国军方已经使用了许多高超音速导弹,其中一些导弹旨在击中移动目标,例如航空母舰,并在远距离进行不可预测的机动。
中国科学家表示,高超音速竞赛的第二阶段超越了导弹,重点是开发具有军事和民用用途的远程、可重复使用平台。
对于军方来说,这些高超音速飞机可以执行侦察任务、投掷炸弹、拦截F-22等隐形飞机,或者在一两个小时内将一小群特种部队运送到地球上的任何地点。
注意这一点,意味着未来不仅可以打击低速目标,还可以打击高速移动的目标,比如F-22战斗机。
艾邦成的团队表示,但这需要一种根本不同的热管理方法。他们表示,一些中国正在研发的高超音速平台,需要在大气层中飞行超过3000秒,表面温度高达3000摄氏度。
在这样的极端环境下,空气中的分子会分解并与表面材料发生化学反应。
艾邦成的团队如何设法保持乘波器表面完好无损仍然是一个秘密,但在论文中,科学家们列出了几种可能的选择,例如将表面抛光至极其光滑的条件;添加一些铌、钼、硼等元素以抵抗烧蚀;彻底重新设计表面组件的结构以减轻重量;并用液体介质将有害热量转化为推进推力。
他们说,这些技术大多保留在包括美国在内的其他国家的实验室中。
研究人员表示,在中国,一些关键方法已经达到了高达8级的技术准备水平,这意味着该系统已经完成并在运行环境中合格。这距离最终批准现场部署仅一步之遥。
“高超音速飞行”一词,最早是由美国传奇喷气推进实验室的创始人,中国两弹元勋钱学森在1946年的一篇论文中首次提出。
钱学森回国并启动中国火箭计划后,钱学森提出了一种实用方法,将热障方面的重大工程挑战,转化为可由大量不同学术背景的科学家共同解决的科学问题。
“钱老师的想法至今仍在主动热防护的设计中使用,”艾的团队说。
五角大楼称,中国一年内进行的高超音速试飞次数比美国十年来的次数还多。
2021年,中国军方在全球范围内测试高超音速飞行器,其据称“违反物理定律”的技术令美国军方感到惊讶。与此同时,5月,一架亚轨道航天飞机完成了第二次飞行,降落在戈壁沙漠的一个军用机场。
在回答公众关于为什么没有照片的询问时,中国航天局表示,高超音速飞行器使用了一些“过于先进,无法公开展示”的技术。
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