中國新型高超音速滑翔器採用「跳石」彈道,最高速度可達20馬赫

2024-08-08   航空之家

參與新型高超音速滑翔飛行器(HGV)研發的科學家透露,中國的高超音速武器技術即將取得突破性進展。這種新型HGV採用了創新的「跳石」彈道設計,即通過多次點火新型固體燃料助推器,使飛行器能夠在高超音速狀態下反覆進出大氣層,實現更遠的打擊距離和更強的機動能力。

高超音速滑翔飛行器是一種能夠在極高速度下進行機動滑翔的彈頭,能夠有效規避敵方防空系統的攔截。通過採用「跳石」彈道,這種飛行器的射程將大幅提升,其打擊範圍可比傳統彈道飛彈擴大三分之一以上。這意味著,中國的高超音速武器將不再局限於地區衝突,而是具備了全球打擊能力。

近日,由中國空氣動力研究與發展中心研究員領銜的團隊發表了一篇重要論文。論文顯示,他們研發的全新一代高超音速武器在軍事應用方面展現出顯著優勢,具有射程遠、機動性強、難以預測等特點。

這支平均年齡僅為30歲的年輕科學家團隊正以飽滿的熱情,致力於突破科學界的前沿,將中國的高超音速武器技術推向新的高度。他們的研究目標,正是超越中國「火箭之父」錢學森的遠見卓識。早在20世紀40年代末,錢學森就提出了高超音速滑翔器的概念,即利用火箭將滑翔器送入大氣層上空,然後讓其依靠自身產生的升力,以超過7馬赫的速度在大氣層內進行長時間的超音速飛行。

這種獨特的飛行軌跡被稱為「錢學森彈道」。目前,世界上已知的多種高超音速滑翔武器,例如中國的東風-17飛彈,都是基於這一原理設計的。這些武器能夠以極高的速度和靈活的機動性,突破現有防空系統的攔截,對目標發起精確打擊。

中國軍方近期披露的軍事演習顯示,他們研發的武器能夠從戈壁沙漠發射,對美國在南海的航母艦隊和軍事基地構成威脅。這一消息引發了廣泛關注。

與此同時,一個歷史上的概念——桑格軌跡再次進入公眾視野。二戰期間,為德國工作的奧地利科學家尤金·桑格曾提出一個大膽的設想:研製一種名為「銀鳥」的飛機。這種飛機採用助推發動機,能夠在高層大氣中進行跳躍滑翔飛行,大幅增加武器的射程和機動性。桑格設想,「銀鳥」可以從德國起飛,飛越半個地球,對紐約投擲炸彈,然後降落在太平洋上的日本基地。

桑格的「銀鳥」計劃雖然在當時未能實現,但他的「桑格軌跡」概念卻一直受到科學家們的關注。如今,隨著高超音速武器技術的不斷發展,桑格的設想似乎離現實越來越近。中國新型武器的出現,讓人們不禁聯想到桑格的「銀鳥」,並對其未來的發展前景充滿了好奇。

助推滑翔飛行器相較於傳統的無動力滑翔飛行器,具有體積更大、重量更重的特點。同時,其所搭載的固體燃料發動機的多次啟停操作也比液體燃料火箭複雜得多。此外,桑格軌道的優化更是比錢學森軌道複雜了許多。由於軍事敏感性的原因,中國此前公布的相關研究主要集中在理論層面。

最近,一種新型的滑翔機設計引起了廣泛關注。該機型具有獨特的流線型機身,機身與機翼融為一體,以增強其氣動性能。此外,機翼後緣配備了升降舵,方向舵則巧妙地設置在機翼凸起的頂端。

基於這種創新的設計,研究人員開發了一種全新的算法,用於優化桑格飛行軌跡。通過計算機模擬,研究結果顯示,該型飛行器最高速度可達20馬赫,並能夠在大氣層上空反覆跳躍,長時間保持17馬赫以上的極高速度。即使連續飛行超過一個小時,該飛行器仍能以7馬赫以上的速度滑翔,具備全球打擊的潛力。

更為平緩的下降軌跡能有效減少與大氣的摩擦,與傳統的無動力滑翔相比,新飛機所承受的最高熱流預計將降低一半,這大大減輕了熱防護系統的負擔。軍方對飛機的機動性提出了更高的要求,希望飛機能夠靈活調整飛行路徑,繞開特定空域,這就需要配備相應的控制系統。

研究人員指出,多種主動和被動轉向方式的組合將給飛行控制帶來前所未有的挑戰。目前,中國正在積極開展相關技術的測試。據公開報道,可重複點火的固體燃料脈衝發動機已經研製成功。

桑格軌道已經在多次月球採樣返回任務中成功應用,用於減速速度超過30馬赫的返回艙。2021年,中國進行了高超音速滑翔飛行器的環繞地球飛行試驗。