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标题: [原创] 折翼的极速之鹰：论美国高超音速飞行器的技术障碍 [打印本页]

作者: diaojun2005 时间: 2011-8-24 13:29 标题: 折翼的极速之鹰：论美国高超音速飞行器的技术障碍

高超音速飞行器是指飞行速度达到5倍音速以上，即马赫数达到5以上的飞行器。作为武器，它能在短时间内进行快速反应，对世界上任何可疑目标进行优先打击。而其速度、高度、机动方面所展现出来的巨大优势，使得当今世界上任何国家的防空体系都不可能进行有效防御。对此，美国对其进行了长时间的探索与研究，从去年开始进行的两次HTV-2飞行器飞行实验，虽然都已失败告终，但是其超过20倍音速的飞行速度使人叹为观止，无可否认，在未来的战争中，超高音速飞行器必然会占有一席之地。而就目前来看，高超音速飞行器还需面对一些必须克服的技术障碍。
      材料选择困难。
      美国在早年设计黑鸟侦察机时，就遇到了机身材料选择困难的的问题。在高速飞行状态下，飞行器与大气摩擦产生巨大的热能，会导致机体发生变形甚至燃烧，而机体内各种材料设备的耐热系数不同，也会因热效应而导致膨胀，诱发系统失灵或机身解体。而当飞行器达到超过5倍音速的超高音速状态时，其表面温度甚至能够达到上千度。早期的验证机虽然采用钨合金材料，但是却导致成本高昂，另外，合金的重量也进一步限制了飞行器的极限飞行速度。目前美军的HTV-2飞行器采用的碳基复合材料，虽然具备低烧蚀性和耐高温的双重优点，但是面对长时间飞行和可控飞行等难题，仍显得不够成熟。
      外形设计难。
   虽然人类已经在超音速飞行领域取得了丰富的经验积累，但是在超高速飞行领域还尚属空白。尤其是在飞行器达到超高音速状态前，必须通过亚音速、音速、超音速三个阶段的加速，在这一过程中空气摩擦系数还是空气质量都发生了巨大变化，因此必须通过这一阶段，才能实现超高音速飞行的稳定。但是由于相关数据积累非常少，且不可预料因素较多，不可能通过常规数学和力学计算进行预判。而目前设计的飞行器风洞也无法模拟出超高音速飞行状态下的实际飞行环境。在两次实验失败后，美军都对飞行器的外形设计进行了总结和改进，如改变整体重心、减小飞行攻角等。因此对于超高音速飞行器的外形设计，对于美军来说是一个永远无法停滞的研究课题。
      发动机选择难。
      想要达到超高音速状态，传统的航空发动机难以稳定的工作。因此必须采用冲压发动机，如黑鸟侦察机就采用了冲压技术。但是与黑鸟不同，超高音速飞行器由于自身体积和质量的限制，无法采用类似的技术。（黑鸟起飞时采用的是普通发动机、进入高空后再启动冲压发动机）在超高音速状态下，对于发动机的要求则更高，必须具备超燃冲压技术，在短时间内实现对高速气流的压缩、引爆、点燃，从而形成巨大而稳定的推进力。但是这一时间仅有几毫秒，在这么短的时间内，想要将空气和燃料进行充分的混合和燃烧，无疑是十分困难的。而目前HTV-2采用的火箭发动机虽然能够提供高速度，但是却难以控制，被归咎为失败的根本原因。
      两次失败虽然一定程度上打击了设计者和军方的信心，但是在某些研究领域却取得了技术性突破。如在超高速飞行状态下的稳定通讯，以及氮气调节系统的有效运行等，都为超高速飞行器的发展铺平了道路。

[ 本帖最后由 diaojun2005 于 2011-8-24 13:32 编辑 ]

作者: locklock1 时间: 2011-8-24 17:49

在大气层内的高超音速飞行其实际意义已经不大了，无人机和卫星取代了诸如当年黑鸟之流的任务，今后此类技术的研究估计很难在持续下去了。

作者: williamyan 时间: 2011-8-24 22:47

严重同意二楼的观点，在大气层内进行接近卫星速度的飞行，在我这个对飞行一窍不通的外行来讲，也觉得没啥意义，不知道如何比方这样的事情。但是总觉得这样的事情不太靠谱。

作者: crespl 时间: 2011-8-24 23:07

任何事物都是相对的，当你把速度的优势发挥到极致的时候，也许在其他方面又会暴露出相应的弱点来，因为，只有这样事物的发展才是平衡的。就好比一个人，你瘦了也许弱不禁风，但是没有高血压等毛病呀，你胖了很强壮，但是有可以得一些心血管疾病呀。任何武器的发展，不能单单在某些方面追求最强悍，而应该着眼于整体，发挥出武器的最佳效能来。我认为这才是发展武器的硬道理呀。
再说到美国的超高音速飞行器，固然速度上去了，但是飞行的机动性上恐怕就要大打折扣了。而我国的九五式枪族，固然就技术含量上比不上西方，但是就综合效能而言他确实是最好的。所以，我觉得，在武器的发展上不谋一世而谋一时是要不得的，要有长远的眼光，要有辩证的看待事物发展的思维方式。
最后，我想对美国人说一句，还是先好好学习一下辩证法吧。

作者: ls0411 时间: 2011-8-25 08:10

高超音速飞行器是美国"一小时全球常规打击"的重要组成部分，没有这个它怎么可能在一小时内打击全球任何地方呢？

作者: slwjp 时间: 2011-8-25 09:26

楼主和楼上各们都说得很有道理，我只是觉得人类和科学技术总是在不断发展的，从不停滞，可爱的是人类的科技进步总是以杀人为动力，也首先应用于军事目的。

作者: ep5902 时间: 2011-8-25 09:45

我是这样看待高超音速飞行器的——这种东西未来未必一定成为一种实用性的武器装备，而且这种可能性非常大。

因为，单就作为军事体系的一部分的武器系统而言，美国目前至少超出世界主要军事大国20年，高超音速飞行器在未来可以预见的时期内没有装备的必要。

但是，这并不能得出研制高超音速飞行器等超时代产品没有意义的结论。
1、在特定的实验对象的系统内，验证某些实验室里无法完善实现的技术理论。至少能够知道哪些是可以的，哪些是不可以的。
2、技术储备。保持本国的科学技术永远领先。
3、不浪费具有超前思维的科学家的脑力。
应该还有很多理由，我的见识有限难以一一列举。

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总之，美国研制高超音速飞行器不能单纯看做其又在发展一种杀人武器，我们还应该了解美国人，尤其是需要了解美国普通民众对科学技术有着一种狂热的追求，像汤姆.克鲁斯这样的科学狂热分子在美国比比皆是，基督教科学教派这类东东可不是单单耍嘴皮子的。一种理论的推出，哪怕它在我们看来是多么的荒诞不经，往往也有人愿意投入资金来验证它，而推出理论的人由此名利双收。科技就是这样滚动进步的。

作者: tianlong_200 时间: 2011-8-25 12:20

这种高科技老美拿出来，是想引导各国高科技走向，看看老美现在亮出来的新武器哪个不是烧钱的玩意。老美想使用当年搞垮苏联的方式，让现在号称有点钱的国家加大军费投入，拖垮这些国家。天朝要注意，军费不能涨的太快，这几年的投入已经很多了，还是多花点钱在稳定民生上。军费真是不能再猛涨了！

作者: seyingjia 时间: 2011-8-25 12:26

一旦该武器进入实战话的武器部署将打破传统的战略威慑和打击必然带来新一轮的军事革命和军备竞赛

作者: ep5902 时间: 2011-8-25 13:42

引用:

原帖由 tianlong_200 于 2011-8-25 12:20 发表
这种高科技老美拿出来，是想引导各国高科技走向，看看老美现在亮出来的新武器哪个不是烧钱的玩意。老美想使用当年搞垮苏联的方式，让现在号称有点钱的国家加大军费投入，拖垮这些国家。天朝要注意，军费不能涨的太快 ...

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用星球大战计划搞垮苏联只是部分民间“有识之士”的说法，苏联追踪前沿科技可能会造成一些副作用，但这也是非此即彼的关系，苏联无论如何会追点什么的，就像美国无论如何都会在科技方面引领点什么一样。

事实上我们今天用的GPS就是星球大战计划的产物。而且空天战在几年前就已证明不仅仅是一种概念，而是形成了初步的作战体系。我国不是也用击毁一颗报废卫星做出了回应吗。

作者: 只是随便看看 时间: 2011-8-25 17:41

超过20倍音速，也就是说已经超过第一宇宙速度了，可以脱离地球引力了，还说什么一小时打击，唬人还差不多。

作者: jmj1111 时间: 2011-8-26 19:07

我们就期盼它流产吧！要是真有如此装备，那么美国的霸权就会更加肆无忌惮！

作者: asdeasde 时间: 2011-8-26 19:54

不错不错，跟着楼主长知识了！什么时候我国自主研发的飞行器也能达到如此的效果就好了！

作者: benshayu 时间: 2011-8-27 00:01

失败很正常啊。失败是成功的妈妈。人家已经研制到那步了。估计很快就会成功的，不信你们等着吧

作者: freezyj 时间: 2011-8-27 00:29

感觉这个项目在现在美国的情况，很有可能会下马放弃掉

作者: chenjun2008 时间: 2011-8-27 11:55

都在追求快啊其实当今年代再快的飞机也抵不上核弹的威力了还是想着研究核武吧

作者: maidouzh 时间: 2011-8-27 12:41

“猎鹰”高超音速无人机每架造价3.08亿美元，它用“人牛怪IV型”运载火箭发射后，在大气层外围的亚轨道最快速度能达到20倍音速（约合每小时2.8万公里）。按照这个速度，它能在2小时抵达全球任何地点，符合美国“全球快速打击计划”的速度要求，尤其在攻击时间敏感目标、加固目标等方面具有明显优势，更能适应未来作战的需要。
其实美国不可能用这种无人机作为实战型号，美国武器装备研制的特点是技术领导型号，也就是有了充分的技术储备后，才根据技术研制飞机，而这几款高超音速飞机都是研制机，坠毁了的损失不算太大，因为研制他们的目的就是研究飞行器在高超音速情况下可能出现的问题，以在下一代飞机中得到应用。（当然和美国相反的是苏联的研制特点是信号引导技术，每当美国的新飞机出来后，苏联以此为目标确定型号，所以苏联每一代飞机总是比美国慢几年）

作者: dajiba_ 时间: 2011-8-30 13:56

我认为,中国必须开创一个自由创新的环境,这样才有可能不跟在别人后面一步一趋.
他不是发展高空高速的东西吗?人家一直在努力能打我们,而我们无法打他们的技术,我们还需要在这YY吗?
呼吁国家也发展自己的独门武器.这样才能以眼还眼,以牙还牙!!!

作者: alarm1978 时间: 2011-9-1 01:32 标题: 黑鸟采用的是早期的变循环发动机

核心是J58涡轮喷气发动机、外面是一个外函道。起飞后、当飞机达到一定的速度和高度，在加力燃烧室向外函道引来的气流喷射燃油、燃烧膨胀喷射并产生推力，这个时候类似于亚燃冲压发动机，但是J58还在运转、并提供一部分推力。在超音速飞行的时候，外函道冲压燃烧提供大约60%的推力。

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