轟20或有競爭對手:6馬赫高超音速,一小時打遍全球

谷火平 發佈 2024-03-27T14:17:33.692673+00:00

在這種情況下,軍迷朋友們都很盼望我們自己快速裝備自己的隱身轟炸機,不過或許在「戰略轟炸機」的問題上,我們對美國又要展示一次「彎道超車」的技能,那就是,我們可能直接上馬高超音速戰略轟炸機,從而跳過隱身轟炸機,實現「一小時打遍全球」的目標。

轟-20是廣大軍迷朋友們心心念念的先進裝備,因為目前解放軍和美軍之間的差距已經越來越小,有些領域甚至已經出現了超越美軍的苗頭,但是在戰略轟炸機方面,雖然轟-6K也已經一步跨進了「戰略轟炸機」的門檻,但是跟B-52、B-1B這些「大傢伙」相比,依然有不小的差距,更不要說美軍還有目前全球唯一的隱身戰略轟炸機——B2「幽靈」轟炸機,並且美軍的第二代隱身轟炸機B-21也已經準備試飛。

(轟-20轟炸機CG圖)

在這種情況下,軍迷朋友們都很盼望我們自己快速裝備自己的隱身轟炸機,不過或許在「戰略轟炸機」的問題上,我們對美國又要展示一次「彎道超車」的技能,那就是,我們可能直接上馬高超音速戰略轟炸機,從而跳過隱身轟炸機,實現「一小時打遍全球」的目標和高超音速戰略轟炸機相比,轟-20似乎一瞬間就「不香了」。

(a渦扇發動機;b亞燃衝壓發動機;c超燃衝壓發動機)

要研製高超音速戰略轟炸機,其核心的技術依然是發動機,而高超音速轟炸機所配套的發動機,已經超出了普通的渦噴、渦扇等噴氣式發動機的技術範疇,而是需要衝壓發動機才能實現。由於需要保持高超音速飛行,所以一般的亞燃衝壓發動機也不能滿足需求,需要使用超燃衝壓發動機才行,而這正是高超音速轟炸機研製的一大難關。不過最近有消息顯示,中國在超燃衝壓發動機技術方面取得了重大突破

(我國超燃衝壓發動機測試成功)

據香港《南華早報》的報導,前不久,中國國防科技大學馬力昆(音譯)團隊在《固體火箭技術學報》上發表論文稱,該團隊在地面試驗台上模擬了在25公里高度、6馬赫速度條件下用硼粉末燃料實現亞燃燃燒,據測算燃燒效率高達79%,大約兩倍於同樣條件下的超燃衝壓,試驗取得了圓滿成功

(清華一號超燃爆震發動機的工作原理)

超燃衝壓發動機、亞燃衝壓發動機,都是衝壓發動機,但區別在於發動機進氣速度一個是超音速、一個是亞音速。衝壓發動機的基本原理和噴氣式發動機相當,都是依靠空氣燃燒產生熱膨脹然後推動飛行器前進。

但是空氣膨脹形成的壓力波是以音速狀態擴散,這是物理學的定律,所以在亞音速狀態下,火焰擴散、熱量堆積的速度低於空氣膨脹的速度,所以可以確保發動機穩定燃燒,並產生持續的推力來推動飛行器前進;但是如果在超音速狀態下,由於壓力波是以音速擴散的,所以火焰燃燒堆積的熱量來不及被膨脹的空氣帶走,這就會導致熱量不斷堆積,最終引發爆炸如何在確保穩定燃燒的情況下避免爆炸,就是超燃衝壓發動機研製的最大難點

(中美都在研製的新式變循環發動機(上圖),這種發動機或許會和超燃衝壓發動機一起裝備在新一代戰略轟炸機上)

所以未來的高超音速飛機必然要安裝變循環發動機,也就是說飛機從地面起飛,使用渦扇發動機推動飛機升空,在升空並達到一定速度後,啟動亞燃衝壓發動機讓飛機持續加速,等加速到5馬赫的速度後,再啟動超燃衝壓發動機進入高超音速飛行狀態

而《南華早報》報導的技術,正是亞燃衝壓發動機和超燃衝壓發動機之間相互切換過渡的技術,目前這種技術只有我國測試成功,美國的所謂「高超音速飛彈」還停留在使用固體火箭發動機推進,並且採用水漂彈道的水平上,和我們相比落後整整一代。

(騰雲工程)

有了成熟的超燃衝壓發動機技術,我們就可以順利開發飛行高度在2.5萬米以上,飛行速度在6馬赫以上的高超音速飛機,這樣的飛機在民用領域無疑可以大大提升航空運輸的效率,特別是作為客運飛機使用時,甚至可以保證乘客不需要倒時差。而在軍用領域,就是剛才說的,「一小時打遍全球」的高超音速戰略轟炸機

(美國如今的轟炸機都在走隱身的路線,但速度只能是亞音速;而我們或許會直接越過這一步,開發兼顧隱身和高速性能的全新高超音速轟炸機)

目前美國在發展戰略轟炸機方面依然沿用「隱身」的思路進行,所以我們看到B-21和B-2在外觀上很相似,都採用了無尾飛翼式的氣動布局,這種設計隱身性能相當出色,但是飛行速度會因為正面阻力大而受很大影響,所以無論是B-2還是B-21都是亞音速轟炸機,這一點讓美軍的隱身轟炸機在遭遇突發事件時反應速度很慢。例如在1999年科索沃戰爭期間,美軍B-2轟炸機從本土起飛,經過2次空中加油,飛往南聯盟實施轟炸,然後再返回本土基地,一次出動需要耗時13~14個小時,這無疑大大影響作戰效率。

(這個已經不是模型,而是去年進行過成功試飛的「樣機」,或許未來我們的轟炸機就長這個樣子)

我國作為一個後起的追趕國家,在武器裝備研發思路上,要想追平先進國家,就少不了使用「彎道超車」的辦法,而發展高空高超音速戰略轟炸機,或許就是這樣一條思路。現在《南華早報》報導中的亞燃衝壓和超燃衝壓兩種發動機轉換技術,正好符合飛行高度20公里以上(測試高度25公里),飛行速度5~6馬赫的基本要求,一旦這種發動機研製成功,那麼我們就可以越過美國,直接開發技術水平更高的高超音速戰略轟炸機。到時候扔個鐵炸彈都是高超音速,想想都令人激動這種轟炸機還有一個獨特的名稱,叫「亞軌道轟炸機」,其技術水平可以滿足「一小時打遍全球」的要求,遠遠超過B-2和B-21這類傳統隱身戰略轟炸機。

(已經測試成功的國產亞軌道運載器,只要改改載荷,就是一架合格的高超音速轟炸機)

去年我國剛剛測試了為空天飛機配套研製的亞軌道飛行運載器,這種運載器可以像火箭那樣垂直發射,但像飛機那樣滑翔降落,飛行高度在距離地面20~100公里的亞軌道空間,飛行速度同樣超過6馬赫(一說10馬赫),如果這樣的運載器不攜帶空天飛機,而是搭載空地飛彈或者核炸彈,那就是妥妥的戰略轟炸機。

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