中国高超声速飞行器三足鼎立,中科院力推乘波体,极速达到7马赫

近日有报道透露国产临近空间宽域飞行器完成了多次试飞,取得多项世界第一,为我国临近高超声速飞行器和空天飞机发展打下了坚实的基础。

需要指出的是国产临近空间宽域飞行器由中科院力学研究所研制,这样我们高超声速飞行器研制就形成了航空、航天、中科院三足鼎立的局面,构建了良好的竞争环境,有力促进了国产高超声速飞行器和空天飞机的发展。

图片

(国产临近空间宽域飞行器闪亮登场)

临近空间宽域飞行器是空天飞行必经之路

中科院力学研究所国产临近空间宽域飞行器研制团队以我国著名空气动力专家钱学森先生命名。钱学森先生是临近空间、高超声速飞行领域的开创者,生前一直致力于国内临近空间和高超声速研究,可以说先生的研究为我们今天发展铺平了道路。临近空域飞行作用关键,在航空和航天之间起到连接和桥梁作用。

图片

(单级入轨是人类的梦想,图为国产腾云空天飞机)

现在人类航天活动使用多级火箭。但是运载火箭载荷系数小,1枚起飞重量数百吨的火箭,载荷可能只有几吨。因此单级入轨就成为人类一直追求的目标。但是单级入轨技术难度极大,横跨了航空和航天两大领域。飞行器从地面静止状态加速起飞,在大气层之中由亚音速加速到超音速,再到临近空间高超声速,速度提高到10马赫。然后启动火箭发动机,进入太空。这个过程从地面一直到太空,从零速度一直到第一宇宙速度。飞行包线极为宽广,对于飞行器的气动布局、发动机、材料等等都提出严格的要求,尤其临近空间高超声速飞行,基本上是空白,所以发展临近空间宽域飞行器是新世纪竞争的制高点。

国产临近空间飞行器已经迈入实用阶段

图片

(国产临近空间宽域飞行器实现水平降落)

从相关报道来看,中科院力学研究所的临近空间宽域飞行器已经经过多次迭代,进行了5类9次试飞,试飞科目不断推进,从自由飞到复杂航迹、从伞降到自主水平降落,创造了多次全球第一,包括在全球率先实现高超声速构型飞行器水平降落、完成了国际上首次临近空间发射航空器试验实现跨域机动飞行和安全返回。

图片

(珠海航展公开的国产MD-22临近空间宽域飞行器)

根据珠海航的消息,中院院力学研究所与广东有关单位联合组建了广东空天科技研究院。广东空天科技研究院以鸣镝命名国产临近空间宽域飞行器,并且在珠海航展公开了部分性能。国产鸣镝-22(MD-22)采用乘波体布局,长度为10.8米,宽度为4.5米,高度为1.6米,起飞重量为4吨,其中载荷为600公斤。MD-22兼容不同动力,速度范围为0-7马赫,可以自主起飞或者火箭助推起飞,最大航程为8000公里。

这些指标表明MD-22临近空间宽域飞行器应该采用了组合发动机,极有可能是涡轮基组合发动机。因为现有涡轮喷气(风扇)发动机速度不能超过2马赫,亚燃冲压发动机只能工作在5马赫以下,所以MD-22的发动机应该能够工作在涡轮喷气、亚燃冲压、超燃冲压三种状态,这样才能实现临近空间宽域飞行。

图片

(国产临近空间宽域飞行器已经迈入实用阶段)

MD-22还有一个性能让人感觉震撼,那就是它可以在中高超声速条件下实现6G稳定盘旋强机动。这样MD-22就能具备较高的机动能力,航迹不再是简单的直线或者抛物线,提高了使用范围,因此MD-22可以作为空天飞行的试验飞行器或者进行临近空间原位科学试验。没有对比就没有伤害,美国一代名机黑鸟,在3.2马赫时稳盘过载只有1.5G。

MD-22的机动性能也让它具备较高的军事运用价值。以它的速度为7马赫、航程为8000公里计算,MD-22作战半径可以达到2000-2500公里。由轰6K带飞到巴士海峡以东发射,能够覆盖关岛以西广大海域。MD-22飞抵2000公里的海域仅需要20分钟,可以为我们反舰弹道导弹提供目标指示,打击航母战斗群这样的时间敏感性目标。MD-22飞行高度可以达到30公里,这个区域恰好是美国反导体系火力空白区域,具备较强的突防能力。

由于速度快,MD-22自身也具备较强的摧毁能力。假如末段着地质量为2500公斤,速度为5马赫,撞击目标瞬间可以产生能量相当于600公斤TNT,再加上600公斤战斗部的装药,综合威力可以达到或者接近1吨TNT,如此巨大的威力,足够重创像航空母舰这样的大型水面舰艇。

因此临近空间宽域飞行器研制成功,为我们发展临近空间高超声速飞机、巡航导弹等扫清了障碍,这样我们就具备了广阔空间投送能力和监控能力。下一步,我们还要再接再厉,突破10马赫,从而实现单级入轨,早日研制成功国产空天飞机,实现自由进出太空的目标。