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   趣闻趣事
美X-51A高超音速飞行器成功完成最后一次试飞
发布时间:2013-5-27

X-51A高超音速飞行器成功完成最后一次试飞

    “乘波者”抓住了最后机会。日前,美国X-51A型高超音速飞行器成功完成最后一次试飞。此前,“乘波者”共进行过三次试飞,均未能实现以6倍音速飞行300秒的初始计划。

  这一次,以5.1倍音速飞行了3分半钟之后,“乘波者”坠入太平洋自毁。虽然没达到6倍音速的设计速度,但制造商之一的波音公司宣称,这次试验取得了“历史性成就”。因为在那3分半钟里,普通导弹已经无法击中它了。

 

  试飞路不顺利

  “乘波者”崎岖坎坷的试飞之路从2010年就开始了。

  那一年,由普惠公司和波音公司制造的4架“乘波者”验证机交付美国空军。美军希望通过多次测试,使其最终达到以6倍音速飞行300秒的计划。

  2010年5月28日,“乘波者”第一次试飞打响。“乘波者”以约5倍音速飞行了143秒。后来,飞行器失去加速度和推力,空军地面控制人员遥控将其摧毁。虽然失败了,但“乘波者”表现出的优质性能仍让美军兴奋不已。

  一年之后,“乘波者”在太平洋上空进行了第二次试飞。从母机B-52H战略轰炸机上脱离出去后,“乘波者”的速度成功达到5倍音速,超燃冲压喷射器也实现乙烯点火。

  此刻,为达到全动力,飞行器需要向JP7燃料运行转换。但由于发动机进气口未激活,无法实现燃料转换。最终,“乘波者”在达到试验范围内的海洋区域后坠毁。这次试飞又失败了!

  2012年8月14日,第三次试飞又开始了。这一次,“乘波者”飞行器迅速将飞行速度提升到预期的6倍音速,但只飞行了16秒,就坠落太平洋。美空军在调查研究数月后,对“乘波者”飞行器坠落的原因作出解释:由于其中的一个作动器突然开启,致使X-51A飞行器发生故障,最终导致飞行器螺旋下降。

发动机是道坎

  命运多舛的“乘波者”以一次次的失败,向世人普及着高超音速飞行器的概念。

  多数专家认为,高超音速飞行器指的是飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器。

  飞行器的飞行速度一旦达到高超音速,面临着很多的技术难题。首当其冲的是发动机瓶颈。飞行速度一旦超过音速,飞行器的进气道吸入空气的速率将受到激波效应的影响无法达到发动机的需求,进而发动机也就无法产生足够的动力。

  “乘波者”飞行器使用的是超燃冲压发动机,它可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。放弃携带氧化剂,从飞行中获取氧气,意味着在消耗相同质量推进剂的条件下,超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。

  超燃冲压发动机最大的技术难点是点火。难度有多大?在高超音速气流中添加燃料并点火,相当于在龙卷风中点燃一根火柴!

  “乘波者”飞行器几次试飞,都已经完成了超燃冲压发动机的点火,但是燃烧室内气流的不均匀以及超燃冲压发动机本身低速性能不好,一直是影响“乘波者”飞行器稳定飞行的潜在威胁。

  专家们指出,目前超燃冲压发动机的6倍音速只是点火技术的瓶颈。一旦突破之后,飞行器的飞行速度将有更大的提升空间,而不仅仅只是6倍音速。

技术前景诱人

  正如武侠小说概括的一句要义:天下武功,唯快不破。“乘波者”反复试飞的背后,是美军对“全球快速打击”武器的迫切需求。

  “乘波者”所要达到的速度是6倍音速,时速约为6400公里。一旦实现,飞行器从加利福尼亚范登堡空军基地发射升空后,可在60分钟内攻击地球上任何目标。

  美军有关人士透露,他们计划在2015年左右利用“乘波者”飞行器试飞后论证的技术,开发出一种快速打击导弹。这种导弹对其他国家的威慑力将等同于核武器的威慑力。

  除此之外,利用这一技术开发的各型飞机在性能方面也会有很大提升:侦察机将能在短时间完成作战区域的侦察,战斗机将能快速部署到指定的作战区域,运输机将能及时把物资运输到目标地域……

  相比军事方面的应用,“乘波者”飞行器的高超音速技术在航天方面的应用前景更加诱人——

  把它用于新型“太空运输载具”,利用超燃冲压发动机结构简单、重量轻、成本低、比冲高的优点,发射卫星将不再需要多级火箭。

  把它用于航天飞机,在同等质量的情况下,航天飞机离开地球时的速度比现在至少要高出四倍——这也意味着航天飞机将能够飞得更远。

  此外,“乘波者”的推力系统可以在两种模式下运行。低速条件下,使用有氧燃料;高速条件下,使用无氧燃料。切换技术成熟之后,航空与航天能力将实现无缝对接。届时,再加上高速飞行时材料耐热技术上的突破,空天飞机将不再是梦想。它不但可以在大气层内外自由飞行,而且可以重复使用。

  除了美军,目前俄罗斯、法国、澳大利亚等国也不断展开类似的试验。他们看重的正是其诱人前景。

  这一次,“乘波者”抓住了属于它的最后机会。但是人类探索高超音速飞行器的步伐才刚刚开始。

文章来源:解放军报

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