X-51A超高聲速飛行器
X-51A超高聲速飛行器
新聞提示
“乘波者”抓住了最后機會。日前，美國X-51A型高超音速飛行器成功完成最后一次試飛。此前，“乘波者”共進行過三次試飛，均未能實現以6倍音速飛行300秒的初始計劃。
這一次，以5.1倍音速飛行了3分半鐘之后，“乘波者”墜入太平洋自毀。雖然沒達到6倍音速的設計速度，但制造商之一的波音公司宣稱，這次試驗取得了“歷史性成就”。因為在那3分半鐘里，普通導彈已經無法擊中它了。
作為美國國家航空航天局的“寵兒”，“乘波者”有何過人之處？請看解讀。
試飛路不順利
“乘波者”崎嶇坎坷的試飛之路從2010年就開始了。
那一年，由普惠公司和波音公司制造的4架“乘波者”驗證機交付美國空軍。美軍希望通過多次測試，使其最終達到以6倍音速飛行300秒的計劃。
2010年5月28日，“乘波者”第一次試飛打響。“乘波者”以約5倍音速飛行了143秒。后來，飛行器失去加速度和推力，空軍地面控制人員遙控將其摧毀。雖然失敗了，但“乘波者”表現出的優質性能仍讓美軍興奮不已。
一年之后，“乘波者”在太平洋上空進行了第二次試飛。從母機B-52H戰略轟炸機上脫離出去后，“乘波者”的速度成功達到5倍音速，超燃沖壓噴射器也實現乙烯點火。
此刻，為達到全動力，飛行器需要向JP7燃料運行轉換。但由于發動機進氣口未激活，無法實現燃料轉換。最終，“乘波者”在達到試驗范圍內的海洋區域后墜毀。這次試飛又失敗了！
2012年8月14日，第三次試飛又開始了。這一次，“乘波者”飛行器迅速將飛行速度提升到預期的6倍音速，但只飛行了16秒，就墜落太平洋。美空軍在調查研究數月后，對“乘波者”飛行器墜落的原因作出解釋：由于其中的一個作動器突然開啟，致使X-51A飛行器發生故障，最終導致飛行器螺旋下降。
發動機是道坎
命運多舛的“乘波者”以一次次的失敗，向世人普及著高超音速飛行器的概念。
多數專家認為，高超音速飛行器指的是飛行速度超過5倍音速的飛機、導彈、炮彈之類的有翼或無翼飛行器。
飛行器的飛行速度一旦達到高超音速，面臨著很多的技術難題。首當其沖的是發動機瓶頸。飛行速度一旦超過音速，飛行器的進氣道吸入空氣的速率將受到激波效應的影響無法達到發動機的需求，進而發動機也就無法產生足夠的動力。
“乘波者”飛行器使用的是超燃沖壓發動機，它可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，意味著在消耗相同質量推進劑的條件下，超燃沖壓發動機能夠產生4倍于火箭的推力。
超燃沖壓發動機最大的技術難點是點火。難度有多大？在高超音速氣流中添加燃料并點火，相當于在龍卷風中點燃一根火柴！
“乘波者”飛行器幾次試飛，都已經完成了超燃沖壓發動機的點火，但是燃燒室內氣流的不均勻以及超燃沖壓發動機本身低速性能不好，一直是影響“乘波者”飛行器穩定飛行的潛在威脅。
專家們指出，目前超燃沖壓發動機的6倍音速只是點火技術的瓶頸。一旦突破之后，飛行器的飛行速度將有更大的提升空間，而不僅僅只是6倍音速。
技術前景誘人
正如武俠小說概括的一句要義：天下武功，唯快不破。“乘波者”反復試飛的背后，是美軍對“全球快速打擊”武器的迫切需求。
“乘波者”所要達到的速度是6倍音速，時速約為6400公里。一旦實現，飛行器從加利福尼亞范登堡空軍基地發射升空后，可在60分鐘內攻擊地球上任何目標。
美軍有關人士透露，他們計劃在2015年左右利用“乘波者”飛行器試飛后論證的技術，開發出一種快速打擊導彈。這種導彈對其他國家的威懾力將等同于核武器的威懾力。
除此之外，利用這一技術開發的各型飛機在性能方面也會有很大提升：偵察機將能在短時間完成作戰區域的偵察，戰斗機將能快速部署到指定的作戰區域，運輸機將能及時把物資運輸到目標地域……
相比軍事方面的應用，“乘波者”飛行器的高超音速技術在航天方面的應用前景更加誘人——
把它用于新型“太空運輸載具”，利用超燃沖壓發動機結構簡單、重量輕、成本低、比沖高的優點，發射衛星將不再需要多級火箭。
把它用于航天飛機，在同等質量的情況下，航天飛機離開地球時的速度比現在至少要高出四倍——這也意味著航天飛機將能夠飛得更遠。
此外，“乘波者”的推力系統可以在兩種模式下運行。低速條件下，使用有氧燃料；高速條件下，使用無氧燃料。切換技術成熟之后，航空與航天能力將實現無縫對接。屆時，再加上高速飛行時材料耐熱技術上的突破，空天飛機將不再是夢想。它不但可以在大氣層內外自由飛行，而且可以重復使用。
除了美軍，目前俄羅斯、法國、澳大利亞等國也不斷展開類似的試驗。他們看重的正是其誘人前景。
這一次，“乘波者”抓住了屬于它的最后機會。但是人類探索高超音速飛行器的步伐才剛剛開始。
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