“未来战争中的空天作战飞机”

本篇文章3430字，读完约9分钟

消耗美国空军历时10年开发的新型“空天飞机”x-37b。 艾供图

“/ h /”/“//k0 /”天飞机“x-37b飞行效果图。 艾供图 最近，x-37b首次飞行的新闻引起了媒体的关注。 据悉，美国空航天飞机x-37b将于本月19日从佛罗里达州卡纳维拉尔角上升空，降落在加利福尼亚州，计划在轨道上无人飞行270天。 x-37b长约8.8米，翼展约4.6米，起飞重量超过5吨，体积只有美国现役航天飞机的四分之一。 一点空天专家认为，x-37b实际上是先进空天战斗机或空天战斗机的雏形，在未来战争中具有极高的军事价值，也不亚于核武器 那么，x-37b怎么样？ 我们通过分解空天飞机的迅速发展过程、关键技术和军事运用来探索一体化。 世界空天飞机的迅速发展概况 空天飞机是指像普通飞机一样在机场起降，在大气层内机动飞行，也是在外层空之间飞行 20世纪80年代，世界出现了快速发展空天飞机的热潮，美国提出了国家空天飞机( nasp )计划，英国提出了“霍尔特”计划，德国提出了“桑格尔” 另外，俄、法、日、印等国也进行了研究，提出了各种方案和构想。 但是，由于当时航空空航天技术水平和经费的限制，加之研究困难，90年代初冷战结束国际形势发生了根本性变化，上述空天飞机的计划和方案不现实。 虽然说 ，但空天飞机在军事行业的巨大价值，因此20世纪90年代以后，空天飞机的事前研究和技术验证工作节奏加快，强度增大，相关关键技术也逐渐有了较大突破，美、美、科技也逐渐突破。 美军认为，空天飞机可在2小时内飞到世界任何地区，使美军保持实时侦察、远程快速部署、精确打击等特点。 因此，在空天飞机的开发中，美更是多重攻击。 二是俄罗斯在超音速技术行业仍然处于世界领先地位，国内许多机构长时间致力于超音速技术基础理论研究，在亚/超燃冲压发动机、燃料技术、高温材料及一体化设计技术等方面取得了重大突破，同时空天飞行 目前，由于财力限制，俄罗斯难以像美国那样从四面出击，只能以超音速飞机为突破口空迅速发展天飞机。 是欧洲各国的自研和合作相结合，以寻求快速发展。 法、英、德等欧洲国家的军事技术力量和美相比，比俄罗斯还差一点。 因此，将自研与合作结合起来是其快速发展空天飞机的第一条道路。 法国凭借比较丰富的航空空工业实力，自20世纪60年代以来进行了超音速技术研究。 最近，法国自发开发了chamois超燃冲压发动机，并以6马赫的速度反复进行了实验。 在自研的基础上，法国航天企业与俄罗斯合作，在发动机技术、燃料冷却结构技术、发动机与机体一体化技术等方面实现了突破。 德国的超音速飞机开发计划侧重于防止接近空导弹。 预计马赫数将达到7枚的防卫空导弹将于年服役。 德、法于1997年开始联合开展超音速技术应用研究，首要任务是判断在2-12马赫速度范围内工作的氢燃料双模超燃冲压发动机。 在亚洲各国日本、印度也积极开展空天飞机相关技术实验。 日本超音速技术发展迅速，1993年，日航空宇宙研究所建设了超燃冲压发动机试验台，进行了马赫数4~8、流量40kg/秒的工程性试验，从1994年到1998年进行了150次大型氢燃料的工程性试验，并点火。 目前，日正在实施的超音速飞机技术项目是两级轨道飞行运载工具，第一级是超音速运输机( hst )，其飞行速度将达到马赫6。 印度国防部启动了名为avatar的小型可重复使用空天飞机计划，avatar空天飞机使用涡轮冲压/超燃冲压/火箭组合循环发动机，火箭发动机 目前，许多实验室迅速发展超燃冲压发动机技术，取得了很大进展，超声速燃烧效率已达到设计值的70%。 印刷还计划投资15亿美元调整该系统，争取年底前取得重大突破。 无论如何，空日飞机要达到实战能力至少需要10到20年。 空天飞机关键技术 空天飞机能否成功的首要决定因素是以下关键技术能否取得重大突破。 首先是推进技术。 经过多年的研究和试验，各国认为超燃冲压发动机是超音速飞机迅速发展的理想动力装置。 开发成熟的这种发动机主要面临两大挑战。 一个是高空高速状态下难以顺利点火和燃烧的问题，是突破科学家们所说的燃烧上的“音障”。 二是超燃冲压发动机的缺点是在静止状态下不能自动起动，必须通过辅助方式推进到一定速度才能有效运转，低速性能差。 接下来是一体化设计技术。 空天飞机跨越亚音速、音速、超声波速度三个阶段，对空天飞机的气动性能和推进系统的稳定性要求很高。 空天飞机飞行速度更高、范围更广的问题尤为突出。 此外，空天飞机从稠密大气层冲入稀薄大气层，空气体密度变化也很大，给空天飞机的设计带来了很大困难，必须采用全面一体化设计技术。 其中，飞机机体/推进系统的一体化设计是空日整体飞机性能的关键。 第三是材料和结构技术。 空天飞机以超音速在大气中飞行时，气压加热非常严重。 飞行速度达到马赫8时，飞机头锥部的温度可以达到1800℃，其他部位的温度也将达到600℃以上。 因此，长寿命、高温、耐腐蚀性、高强度、低密度的结构材料，对开发空日的飞机非常重要。 如果不能在材料和结构技术方面取得突破，甚至连空日飞机的飞行试验样机都无法制作。 第四是超音速空空气动力/热力学。 空天飞机一般要求尽量减轻结构重量，明确空天飞机的空气动力/热负荷。 因此，超音速空气动力/热力学对迅速发展空天飞机技术非常重要。 空天飞机以超音速飞行时，产生强激波，冲击波与表面层之间发生相互干扰，超音速气流的驻点附近产生极高的温度，可以分解和电离附近的气体，形成相当多的复杂混合气体，研究超音速气流 另外，现有风洞设备不能很好地模拟超音速飞行环境，计算流体力学和飞行试验也有很大的局限性。 因此，必须将这三种设计工具一体化整合。 目前在超音速空气动力/热力学相关的理论、建模、研究方法、理论计算、工艺、验证手段等方面还存在很多问题。 第五是燃料技术。 超音速推进系统有极强的热负荷，因此燃料本身在循环过程中需要对多个部件承担冷却任务(目前正在研究的空日飞机一般使用液态氢作为燃料和冷却剂)。 这是因为有必要开发吸热性高、物流供给容易、能量密度高、可以储存的液体燃料、混合燃料和浆状燃料。 空天飞机对未来战争的影响 研发空天飞机必须投入大量资金，应对许多技术难题，为什么美国等发达国家要这样做？ 理由不言而喻。 军事专家认为空天飞机的出现和大量运用将严重影响未来的战争，未来的战争将改变面貌。 一是扩大以前流传的作战空之间。 空天飞机具备现有航空空飞机无法比拟的速度特性，因此在有超音速参战的未来战争中，作战地的宽度将大幅缩小。 例如，速度为6马赫的超音速机器人，6小时内可以绕地球一周，2小时内可以打击地球表面的任意一个目标。 更重要的是，专家预测21世纪的作战空之间将扩展到太空，谁将占据太空，谁将占据未来军事的顶点。 空天飞机可以跨越大气层飞行，进一步扩大以前传下来的作战空之间。 不仅能承担超音速飞机的所有任务，还能对航天发射和空之间的作战产生很大的影响。 例如，可以作为天基监视和侦察、通信系统平台支持作战，也可以作为反卫星武器平台直接参加作战，迅速摧毁敌方卫星和宇宙飞船。 作为战时空间指挥平台，空天飞机可以像空间站一样在轨道上长时间停留，可以搭载先进的指挥控制系统，战时根据需要空间作战指挥制 在 作战保障方面，空天飞机以较低的成本发射，可以迅速配置小卫星群和回收卫星，进行轨道航天器的维护。 第 个是空攻击和地防不对称的迅速发展。 现代战争中，隐形飞机、精确制导武器的应用已经使空中突防和地面防空呈现出不对称、快速的发展趋势，给敌防空系统的关节点以点穴式精确打击，在短时间内防止敌人苦心经营/ [ 由于反应时间太短，可以大大降低防止空系统的拦截概率，比较有效地制约预警系统和地面防止空武器系统整体功能的发挥。 例如，巡航导弹以4马赫的速度以2.4万米以上的高度空高速飞行时，俄罗斯sa-10和sa-12的防卫空导弹的拦截概率为0.3，上升到了6马赫 是大幅度提高武器作战的性能。 空天飞机具有的速度特征不仅可以通过热辐射和冲击波造成损伤，而且它直接击中目标后巨大动能释放出的能量，可以垂手破坏目标的内部结构。 例如只有1.5公斤重的超音速炮弹，其威力足以瞬间拆除桥梁。 随着相关技术的进一步快速发展和突破，空可以预言天飞机时代即将到来。 空天飞机在军事上的广泛应用，将谱写未来战争的新篇章。 (作者单位:空军队指挥学院)