美国未来侦察机将让防空导弹变废铜烂铁,72高超

日期:2019-09-27编辑作者:军事资讯

  事实上,自从高超音速技术在上世纪90年代取得重大技术突破,军用高超音速飞行器正在得到全方位发展,主要研制目标是高超音速巡航导弹、高超音速飞机、空天飞机和高超音速弹药。

图片 1SR-72高超音速无人侦察机美国图片 2

  在高超声速飞行过程中,该机的机体结构将承受极为严重的气动加热,常规的钢材将难以承受。当飞行速度超过马赫数5时,气动摩擦加热将使飞机表面温度升至2000华氏度(1093℃)。在此温度环境,常规钢结构机体将熔化。因此,工程师正在考虑采用复合材料——这与洲际弹道导弹和航天飞机前端使用的高性能碳纤维、陶瓷和金属混合物相似。此外,任何连接部都必须密封:一旦高超声速下出现空气泄漏,涌进的热量将导致飞机解体(例如“哥伦比亚”航天飞机的事故。)

  飞行速度约6倍音速的“低成本快速反应导弹”主要用于对抗时间敏感、严密设防的高价值目标。该导弹采用固体火箭助推器和超燃发动机,质量为1135千克,可以从战斗机、军舰和潜艇上发射,其生产型导弹的最大射程1200公里,最小射程740公里,并能在7分钟内到达目标区域,命中精度为9米。

技术数据

  • 发动机:超燃冲压发动机

  SR-72高超音速无人侦察机主要用于取代上世纪70年代研制的SR-71“黑鸟”高速高空侦察机,其最高飞行速度将达到惊人的马赫数6(也就是声音速度的6倍),是SR-71高速高空侦察机最大飞行速度的两倍,是目前第四代战斗机最大飞行速度的三倍,甚至其飞行速度比一些常见的导弹还要快,堪称人类制造的“最快飞机”。   

  因为其速度优势,高超音速飞行器给目前防空系统的压力极大,一些著名的地空导弹,如美国的“爱国者”、俄罗斯的S-400和中国的红旗-9甚至无法追上这种飞机,从而无法拦截和击落它。

  在过去数年之中,洛马公司与航空喷气•洛克达因公司的航空工程师一直在洛马公司的“臭鼬工厂”开展SR-72的设计工作。首先,该机需要一个组合的推进系统:传统的现货涡轮喷气发动机可以使飞机从起飞加速至马赫数3,而亚燃/超燃冲压发动机(双模态超燃冲压发动机)将完成剩余的加速。为了解决涡喷发动机工作的极限飞行速度与双模态超燃冲压发动机起动工作的下限速度之间的鸿沟,工程技术人员开发了一种组合发动机,可以工作在三种模态:在由涡喷动力加速至马赫数3之后,双模态超燃冲压发动机以亚燃模态将飞机继续加速至马赫数5,之后再转换至超燃模态。

  据了解,SR-72高超音速无人侦察机有别于上一代“黑鸟”侦察机,采用了无人驾驶结构,将使用涡喷发动机与超燃冲压发动机的组合体作为动力,涡喷发动机将飞机加速到马赫数3后,超燃冲压发动机点火继续加速至马赫数5到6。

结构特点

SR-72高超音速无人侦察机有别于上一代“黑鸟”侦察机,采用了无人驾驶结构,将使用涡喷发动机与超燃冲压发动机的组合体作为动力,涡喷发动机将飞机加速到马赫数3后,超燃冲压发动机点火继续加速至马赫数5到6。

  美国《大众科学》网站此次公布的SR-72高超声速察打一体飞机想象图(上)及洛马公司在2013年11月公布的想象图(《大众科学》图片&洛马公司图片)

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  • 名称:SR-72高超音速无人侦察机
  • 首飞时间:2018年左右
  • 服役时间:2030年左右
  • 研发单位:洛克希德·马丁公司
  • 气动布局:飞翼
  • 发动机数量:双发
  • 飞行速度:高超音速

  2015年5月19日,美国《大众科学》杂志官方网站透露,该杂志2015年6月号报道了美国洛克希德·马丁公司(洛马公司)的SR-72高超声速察打一体飞机。

  美国无人机解决了重大科学难题 前景广阔

研制历程

SR-72高超音速无人该侦察机由美国《航空周刊》杂志网站于2013年11月1日正式披露。根据计划安排,SR-72将于2018年左右进行原型机试飞,于2030年左右服役。

 

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结构特点研制历程

  当前已知的、具有可重复性的高速飞行条件下武器投放,速度最快的纪录由美国空军YF-12高速截击机(左)保持,1965-1966年,该机累计进行7次超声速发射有动力AIM-47空空导弹(右图为YF-12截击机内埋弹舱中的该导弹)的试验,发射速度马赫数2.2- 3.2,其中6次成功(唯一失败的一次是因为导弹自身动力出现问题)。其中最后一次是在飞行速度马赫数3.2、高度22-23千米的条件下完成成功发射,击落了一架飞行高度仅152高的JQB-47E靶机(美国空军图片)

  美国军方对高超音速巡航导弹的发展极为重视,并将其列为近期优先任务。1996年,美国空军开始执行高超音速巡航导弹计划。1997年,美国海军也提出了高超音速攻击导弹计划。1998年,美国空军、海军和国防高级研究计划局经过研究,确定由国防高级研究计划局将美国空军和海军的计划合并为“低成本快速反应导弹演示器”(ARRMD)计划,单独的军种计划向后安排。1999年,国防高级研究计划局选定波音公司的“骑波者”超燃冲压发动机设计作为ARRMD的设计方案,并确定波音公司在2001年底前完成样机制造并进行试飞。

  有效载荷也是一项挑战。SR-72的具体任务载荷仍处于保密状态,很可能相关载荷尚未完成研制。在马赫数6的飞行条件下进行图像情报侦察或完成投弹需要高超的工程技术。飞机完成转弯需要数百英里,需要强大的制导计算机建立从所在飞行高度到目标的瞄准线,在马赫数6的情况下打开武器舱也是严峻的技术挑战。因此,SR-72将需要能够在此高速下工作的新型传感器和武器。

  高超音速巡航导弹可以在2分钟内飞行200公里,在8分钟内飞行超过1000公里,敌方的机动弹道导弹阵地很难在这么短的时间内完成转移。高超音速巡航导弹的飞行高度一般在25千米至40千米之间,防空系统也难以拦截这一高度的高速目标。总之,高超音速巡航导弹将对未来作战样式、防空系统的发展和导弹防御技术的发展产生重大影响。

  该报道指出,SR-72将是一型以4000英里/时(6436千米/时)速度执行侦察任务并兼具打击能力的无人机。该机通过这种高达马赫数6的飞行速度来避免被攻击和实施侦察并打击目标,这一速度是SR-71高速战略侦察机(已于1998年退役)的两倍。该机将必须能够从80000英尺(约24.4千米)高度打击目标。洛马公司表示该机将在2030年部署,可实现1小时内到达全球任何区域。

  通常情况下,臭鼬工厂的研制项目均被列为美军绝密范畴,在项目没有出现阶段性成果或接近成功的情况下,不会公开报道,所以一些分析人士称,SR-72高超音速无人侦察机或许已经取得了重要突破,臭鼬工厂的发动机技术进展预示着这个项目将获得成功,这也意味着以超燃冲压发动机为动力的高超音速飞行器从实验阶段走入实用阶段,美国再次引领人类进入一个新的时代。

  气动力特性也是问题。飞机承受的应力会随着飞机飞行速度的变化而变化。例如,当飞机在亚声速段加速时,飞机升力中心会后移。但是一旦飞机达到高超声速段,在飞机前缘阻力作用下,升力中心再次前移。如果升力中心过于接近重心,将导致危险的不稳定。飞行器外形必须进行剪裁以适应这些变化,防止出现破坏。

  据《航空周刊》报道,臭鼬工厂称SR-72侦察机的研制过程中遇到的最大困难是协调两种发动机的工作状态,即如何弥补涡喷发动机以及超燃冲压发动机之间的速度差距,由于涡喷发动机只能将飞行器加速到马赫数2.5,而通常,超燃冲压发动机的最小点火速度为马赫数3至3.5,为此,臭鼬工厂花费了7年时间终于获得重大突破,在HTV-3X“黑燕”项目的支持下,研制出了一种有较低点火速度(低于马赫数3)的超燃冲压发动机,同时也可以用另外一些技术手段增强涡喷发动机的性能使之能将飞机速度提高到马赫数4。

  由于高超音速飞行器在军事上的巨大应用潜力,让世界各主要航空大国争相投入高超音速飞行器的研制。除美国外,中国、俄罗斯和日本在该领域投入了大量研究,也取得了一些研究成果。高超音速飞行器主要包括3类:高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及空天飞机。由美国空军研究实验室(AFRL)与国防高级研究计划局(DARPA)联合主持研制的超燃冲压发动机验证机——乘波飞行器X-51就是高超音速巡航导弹的原形,它采用的超音速冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气推进之后的“第三次动力革命”——相比之下,美军目前装备最多的“战斧”巡航导弹仅能以亚音速缓慢飞行,根本没法和X-51相提并论。

  高超音速飞行器在军事上的巨大应用潜力

  据了解,臭鼬工厂(SkunkWorks)是洛克希德·马丁公司高级开发项目(Advanced Development Programs)的官方认可绰号,它是世界闻名的美国高精尖飞机的“孵化器”,以担任秘密飞行器研究计划为主,研制了洛马公司的许多著名飞行器产品,包括U-2“龙夫人”高空侦察机、SR-71“黑鸟”高速侦察机以及F-117“夜鹰”隐身战斗机、F-35“闪电”II隐身战斗机、F-22“猛禽”隐身战斗机和RQ-170“坎大哈巨兽”隐身无人机等。2013年6月,臭鼬工厂宣传片还首次泄露了洛马公司的第六代战斗机方案。

  据介绍,SR-72高超音速无人侦察机主要用于取代上世纪70年代研制的SR-71“黑鸟”高速高空侦察机,其最高飞行速度将达到惊人的马赫数6(也就是声音速度的6倍),是SR-71高速高空侦察机最大飞行速度的两倍,是目前第四代战斗机最大飞行速度的三倍,甚至其飞行速度比一些常见的导弹还要快,堪称人类制造的“最快飞机”。正因为其速度优势,高超音速飞行器给目前防空系统的压力极大,一些著名的地空导弹,如美国的“爱国者”、俄罗斯的S-400和中国的红旗-9甚至无法追上这种飞机,从而无法拦截和击落它。臭鼬工厂则认为,“超高速特性比隐身特性的生存能力更强,技术进步已经让隐身飞机的优势变得不再明显,而飞行器的下一场革命将来自于‘速度’,其速度优势让各国现役防空导弹统统变成废铜烂铁”。有学者指出,中国必须尽快研制高超音速防空导弹和激光防空武器加以应对,否则,当SR-72掠过中国领空,我们也只能“望机兴叹”。

  2013年11月1日,美国《航空周刊》杂志网站刊登了其最新一期期刊的封面文章。首次披露了美国洛克希德·马丁公司正在秘密进行的SR-72高超音速无人侦察机研制工程。据该报道介绍,这种被称为“黑鸟之子”(Son of Blackbird)的美军下一代高速侦察机,由洛克希德·马丁公司下属的臭鼬工厂负责研发,根据计划安排,SR-72将于2018年左右进行原型机试飞,于2030年左右服役。

  法国也把射程大于1000公里的高超音速巡航导弹作为高超音速技术的首选应用目标。法国航空航天研究院和法国宇航-马特拉公司正在研究空射型Promethee导弹。该导弹的基本型设计是带半椭圆外形的“南瓜子形”无翼骑波器,弹长6米,采用双模烃燃料冲压/超燃冲压发动机,巡航飞行速度为8倍音速,总发射质量1700千克(包括固体助推器)。

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