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美媒爆中国测试高超音速武器 回顾人类突破“音障”史

(2014-01-15 16:29:04)
标签:

中国

测试

超音速

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杂谈

分类: 热门话题

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一条爆炸性的中国“军事秘闻”昨天传遍全球:美国华盛顿自由灯塔报网站113日刊发消息称,美国五角大楼官员提到,19日,中国在其境内进行了一次高超音速导弹“武器”试验,这种导弹将被用于突防美国的导弹防御系统。

 

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一位不愿意透漏姓名的美国官员称,这种试验飞行器已经被五角大楼暂时命名为WU-14,该飞行器是一种新型高超音速武器。

 

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据称,这种高超音速飞行器可能被安装在一种由洲际导弹改造的运载火箭中,从地面发射后,与火箭助推器分离,然后再入大气层进行无动力高速飞行,据称,其速度高达马赫数10(也就是音速的10)

 

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人类自从看见鸟儿在天空中翱翔,便诞生了飞行的梦想,但直到莱特兄弟的飞机出现,这个梦想才算实现。但从飞行到亚音速飞行,直到突破“音障”,超音速飞行,我们只用了短短几十年的时间。

 

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第二次世界大战后期,飞行速度达到了650750公里/小时的战升机,已经接近活塞式飞机飞行速度的极限。例如美国的P-5lD“野马”式战斗机,最大速度每小时765公里,大概是用螺旋桨推进的活塞式战升机中飞得最快的了。

 

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要进一步提高速度,就碰到所谓“音障”问题。当时的活塞式飞机在接近音速时,飞机操纵上都产生奇特的反应,处置不当就会机毁人亡。第二次世界大战后期,英国的“喷火”式战斗机和美国的“雷电”式战斗机,在接近音速的高速飞行时,最早感觉到空气的压缩性效应。也就是说,在高速飞行的飞机前部。由于局部激波的产生,空气受到压缩,阻力急剧增加。

 

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若要进一步提高飞行速度,必须增加发动机推力。但是活塞式发动机已经无能为力。航空科学家们认识到,要向音速冲击,必须使用全新的航空发动机,也就是喷气式发动机。

 

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二战末期,德国研制成功Me-163 Me-262新型战斗机,投入了苏德前线作战。这两种都是当时一般人从未见过的喷气式战斗机,具有后掠形机翼。前者装有1台液体燃料火箭发动机,速度为933公里/小时;后者装2台涡轮喷气发动机,最大速度870公里/小时,是世界上第一种实战喷气式战斗机。它们的速度虽然显著超过对手的活塞式战斗机,但是由于数量稀少,又不够灵活,它们的参战,对挽救法西斯德国失败的命运,实际上没有起什么作用。

 

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德国喷气式飞机的出现,促使前反法西斯各国加快了研制本国喷气式战斗机的步伐。英国的“流星”式战斗机很快也飞上蓝天,苏联的著名飞机设计局,例如米高扬、拉沃奇金、苏霍伊和雅科夫列夫等飞机设计局,都相继着手研制能与德国新式战斗机相匹敌的飞机。

 

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米高扬设计局研制出了伊-250试验型高速战斗机,它采用复合动力装置,由一台活塞式发动机和一台冲压喷气发动机组成。在高度7000米时,这种发动机产生的总功率为2800马力,可使飞行速度达到825公里/小时。

 

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而拉沃奇金和雅科夫列夫设计的战斗机,也安装了液体火箭加速器。但是,用液体火箭加速器来提高飞行速度的办法并不可靠,其燃料和氧化剂仅够使用几分钟;而且具有腐蚀性的硝酸氧化剂,使用起来也十分麻烦,甚至会发生发动机爆炸事故。

 

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在这种情况下,苏联航空界中止了液体火箭加速器在飞机上的使用,全力发展涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机的研制成功,冲破了活塞式发动机和螺旋浆给飞机速度带来的限制。

 

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不过,尽管有了新型的动力装置,在向音速迈进的道路上,也是障碍重重。当时,人们在实践中发现,在飞行速度达到音速的十分之九,即马赫数M0.9,空中时速约950公里时,出现的局部激波会使阻力迅速增大。要进一步提高速度,就需要发动机有更大的推力。更严重的是,激波能使流经机翼和机身表面的气流,变得非常紊乱,从而使飞机剧烈抖动,操纵十分困难。

 

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空气动力学家和飞机设计师们密切合作。进行了一系列飞行试验,结果表明:要进一步提高飞行速度,飞机必须采用新的空气动力外形,例如后掠形机翼要设法减薄。前苏联中央茹科夫斯基流体动力研究所的专家们,曾对后掠翼和后掠翼飞机的配置型式,进行了大量的理论研究和风洞试验。

 

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美国对超音速飞机的研究,主要集中在贝尔X-1型“空中火箭”式超音速火箭动力研究机上。X-l飞机的翼型很薄,没有后掠角。

 

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贝尔X-1的飞行方式比较特别,其挂在B-29的机腹下方,第一次超音速飞行中速度达到1.06马赫,声音终于被甩在后面

 

19471014日,X-l的首次超音速飞行获得成功。完成人类航空史上这项创举的,是美国空军的试飞员查尔斯.耶格尔上尉。24岁的查尔斯•耶格尔从此成为世界上第一个突破“音障”的人,使他的名字载入航空史册。

 

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米格-19战斗机

 

人们通过理论研究和一系列研究机的飞行实践,包括付出了血的代价,终于掌握了超音速飞行的规律。高速飞行研究的成果,首先被用于军事上,各国竞相研制超音速战斗机。1954年,前苏联的米格-19和美国的F-100“超佩刀”问世,这是两架最先服役的仅依靠本身喷气发动机即可在平飞中超过音速的战斗机。

 

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F-104星式战斗机

 

很快,1958F-104和米格-21又将这一记录提高到了M2.0。尽管这些数据都是在飞机高空中加力全开的短时间才能达到,但人们对追求这一瞬间的辉煌还是乐此不疲。

 

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米格-25“狐蝠”高空高速战斗机

 

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SR-71“黑鸟”超音速侦察机

 

将“高空高速”这一情结发挥到极致的是两种“双三”飞机,米格-25SR-71,它们的升限高达30000米,最大速度则达到了惊人的M3.0,已经接近了喷气式发动机的极限。

 

科学探索是没有极限的,人类对飞行速度的追求,也永远不会有止境。

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