人们一提到侦察机,都会想到美国著名的U-2”蛟龙夫人”和SR-71“黑鸟”,以及号称无人版SR-71的D-21。侦察机是军事强国的标志之一,研发难度比战斗机和轰炸机要高得多,价格也极其昂贵。2019年国庆阅兵,中国无侦-8首次公开亮相,其大后掠无尾三角翼和整体黑色涂装看上去非常炫酷,立即在国内外引起了很大轰动,因为无侦-8的速度、高度指标实在是太亮眼了。美媒对无侦8有两种看法,一种看法认为无侦8性能等同美国“黑鸟”,可实现“双三”指标,即速度3马赫,巡航高度3万米。另一种看法则认为无侦8速度可达6马赫,巡航高度5万米。在笔者印象中,只有美国传说中的"曙光女神"能够达到这两个指标,我国还直接摆出了实物,说是一举打破美国的垄断地位也毫不夸张。
(国庆阅兵式上的无侦-8)
系我国自行研制,并非仿制D-21
无侦-8的出现相当突然,因为在此之前,我国在高超音速无人侦察机领域几乎是"一片空白",或者说这方面的成果一直没有公开,但其相关基础设施却早已有了端倪,如JF-12高超音速激波风洞,唯一值得强调的就是,我国曾缴获了一架D21高速无人侦察机。
1971年,美军一架D-21无人侦察机企图从西南方向深入我国腹地,却在西双版纳失控坠机,在植被的缓冲作用下,D-21的残骸基本上被完整保存了下来,因此,一直有中国仿制D-21的说法存在。
(中国航空航天博物馆收藏的D-21残骸)
虽然这个D-21用的也是无尾三角翼布局,但却与无侦-8有很大差异,其头部有一个带中心激波锥的进气口,三角翼前缘还有弧形边条,而无侦-8没有进气口,整体线条要流畅得多,且其三角形主翼从机头一直延伸到机尾,没有边条。
(D-21侦察机)
由此可见,无侦-8与D-21的动力系统完全不同,后者装的是RJ43-MA-20S4型冲压发动机,而前者用的是2台液体火箭发动机,更重要的是,D-21的速度只有3.35马赫,升限27000米,远低于无侦-8,因此,完全可以说,后者领先了一个时代。
无侦-8性能优异,表现出色
无侦-8长11.5米、高2.2米、翼展6.7米,最大起飞重量约5吨,航程5000公里,但其最大的亮点还是6马赫的速度和5万米的升限。从俯视图可以发现,无侦-8机背上有两个圆孔,据分析这是吊耳的挂点。由于火箭引擎的关系,无侦-8无法自主升空,需要由轰6M携带至特定高度释放进行战略侦察,任务完成后通过起落架返回机场。
无侦-8在实际表现也非常出色,据五角大楼的一份文件透露,无侦-8曾在台湾及韩国西部空域进行侦察,而台军乃至驻韩美军都毫无察觉,被吹得很厉害的萨德防空系统也根本没有作出反应,其实,就算是萨德系统发现了无侦-8,也无力拦截。
(五角大楼泄密文件称无侦-8到过台湾省与韩国)
研制难度非常之大
但作为高超音速无人侦察机,无侦-8的研发难度无疑是非常高的,现在看来,至少要攻克以下几大技术难关:
一,发动机关。无侦-8创造性的采用了液体火箭发动机,据说是YF50,但并不确定,但可以确定的是,无侦-8这种液体火箭发动机不仅可以灵活调节推力,还能多次关机、重启,工作时间也比较长。
更重要的是,无侦-8的液体火箭发动机自带氧化剂,不需要空气中的氧气助燃,也就不需要进气道及其调节装置了,不仅如此,没有进气道还使飞行器的整体结构更加紧凑坚固,隐身性能也显著提高。
(无侦-8的尾喷管)
相比而言,D-21的冲压发动机就复杂多了,不仅要有进气道,进气道还要进行调节,在没有飞行员的情况下,很难保障可靠性。D21执行了4次任务,失败了3次,就是明证。更何况,这还只是亚燃冲压发动机,要像无侦-8那样达到6马赫的速度,就必须用超燃冲压发动机,即气流是以超音速状态进入发动机燃烧室并进行燃烧的,其难度相比D-21的亚燃冲压发动机大了10倍不止。
二,高温关。高超音速侦察机必须有完善的冷却系统才能正常工作,以D-21为例,虽然其最大速度只有3.35马赫,但此时的气动加热温度可以达到350℃以上。在这个温度下,一般用来制造飞机的铝镁合金已经无法保证强度。因此,D-21几乎采用全钛合金材料打造。
但这还不够,钛合金抗得住350℃的高温,但D-21的内部设备抗不住啊!不仅如此,还要保持常温,以保证内部载荷和设备的正常运行。因此,D-21的蒙皮下存在大量管路,冷却液通过这些管路进行冷却。不仅如此,D-21所用的燃料还要能在高温下进行存贮才行,为此,美国专门开发了连火柴都无法点燃的JP-7燃油。
(6马赫速度下的气动加热温度极高)
相比D-21,无侦-8面临的温度要高得多,高超音速飞行器在6马赫状态下要面对1480℃的气动加热温度,而通常不锈钢的熔点温度是1398℃,钛合金的熔点温度也不过1670℃,也就是说,在6马赫状态下,什么合金都不好使了,必须采用碳纤维材料,其熔点温度高达3657℃,当然,无侦-8的冷却管路和燃油开发难度也远大于D-21。
三,黑障关。黑障是指火箭或飞行器进在大气层高速飞行时,与空气摩擦产生的高温会导致其表面被一层等离子体包裹,这层等离子体能够阻止电磁波穿过,使得火箭或飞行器不仅无法与外界联系,也不能被雷达探测到,因此,这层等离子体被称为黑障。
而我国已经突破了穿透黑障进行通信和探测的技术,2023年6月4日,神舟15号载人飞船成功着陆时,科技人员就在穿越黑障区的情况下对其进行了稳定跟踪,这意味着,我国已经掌握了穿透6马赫黑障层进行通信和探测的技术,无侦8可以在这个速度区间进行侦察,并将相关情报回传。
(高超音速飞行器的黑障)
四,飞控关。无侦-8高超音速状态下的空气动力特性与一般的飞机完全不同,需要进行大量的高速风洞测试,计算机模拟,更需要进行实际飞行测试,技术难度和研发风险都非常大,编写全新的飞控软件。事实上,目前人类对高超音速飞行过程中复杂的气流场以及大马赫数下的飞行控制还知之甚少,从这个意义上说,我国研制成功无侦-8,已经是敢为天下先的壮举了。