困扰世界80年的难题,竟被中国一朝攻破!中国第六代战机不再是梦

历史有小狼 2025-02-19 03:24:13

从新中国一穷二白发展出自己的两弹一星,到通过仿制技术完成初期产品迭代,最后在技术突破上创新领先世界,这就是中国军工的发展历史,正是这种不走寻常路线的发展途径,才得以实现中国人梦寐以求的大国梦。

美国和俄罗斯是航空大国,我们作为后起之秀,只有突破技术难关,才能后来居上,困扰世界80年的世界难题——黑障,就是这样的拦路虎,23年神舟十五回家时我们突破了黑障的技术问题。

而就在去年的12月,借助技术上的突破,中国军方对外曝光了第六代战斗机,航空大国们无不震惊万分,那么到底什么是黑障,与第六代战机有什么关系,接下来让我们一探究竟。

音障、热障、黑障——航天技术上的三道难关

自从航空航天进入实战与科研的时代,随着飞行器速度的不断提高,先后遇到了音障、热障和黑障这三道难关,成为了全球航天技术突破的关键瓶颈。

音障,是飞行器在接近音速时会遇到的激波效应,曾让世界上许多先进飞行器无功而返。

从第二次世界大战后的高速战斗机,到首次成功超越音速的贝尔X-1实验飞机,人类航天和航空界一直在为打破音速屏障而努力。

飞机在接近音速时,迎面而来的空气无法迅速疏散,形成巨大的气流压力,这种激波效应使得飞机的操控变得异常艰难,甚至有可能导致飞机解体。

在战斗机领域,像美国的“野马”战斗机和英国的“喷火”式战斗机,早在接近音速时就已经感受到了这一效应。

虽然这些飞机在最大功率下可以接近音速,但它们并未能够完全突破这个障碍,直到1947年,贝尔X-1型飞机才首次完成超音速飞行,驾驶员查尔斯·耶格尔成功突破音速,飞行速度达到每小时1078公里,马赫数为1.015,标志着“音障”这一技术难关的突破。

音障之后出现的热障难题,则是在航天器高速进入大气层时,由于剧烈摩擦导致的极高温度,从而对航天器的结构与材料产生极大的破坏性。

热障问题的突破,主要是在20世纪末和21世纪初,随着航天技术的飞速发展,特别是在美国和俄罗斯等航天大国的努力下得以解决。

在航天器重返地球时,由于大气层的空气摩擦,飞行器的表面温度会急剧升高,可能达到几千摄氏度,这种高温会对航天器造成严重威胁,为了应对这一问题,科学家们研发了各种新型耐高温材料,以确保航天器能够在返回地球时承受极高温度的挑战。

上世纪60年代,美国的“阿波罗计划”就开始关注重返大气层时的热障问题,尤其是在航天器的热防护系统方面,为了解决这一问题,美国开发了著名的“陶瓷纤维”材料,以及后来的“热防护涂层”,使得航天器表面可以承受进入大气层时产生的极高温度。

而在俄罗斯,尤其是在苏联时期,他们也提出了类似的解决方案,使用了多种金属合金和涂层技术,增强了航天器的热防护能力,苏联的“联盟号”飞船、后来的“宇宙飞船”同样经历了长期的技术研究和实验,最终使航天器能有效地抵御返回过程中产生的高温。

因此,热障的解决是由多个国家的航天科研团队共同推动的,最终通过航天器热防护技术,取得了长足的进展。

这个技术过程代表了航天器设计与材料科学的突破,同时也为后来的高速航天器、无人飞船、甚至高超音速飞行器的发展提供了宝贵的经验。

速度再一次的提升,让最为致命的黑障问题出在人类面前,航天器进入大气层时不断加速形成的等离子体层,会导致与外界的通信完全中断,成为人类航天探索过程中的又一道绝对难关,80年过去了,美国和俄罗斯都未能成功攻克。

转变思路绝处逢生——中国神舟突破黑障

中国的航天实力增长一直是个迷,尤其对于西方国家而言,就像是《三体》中描述的那样,我们人类的科技呈指数型增长,而尤其以我们中国为甚。

虽然我们的飞机工业技术发展的比较晚,但是航天工业也就是我们常说的火箭、导弹和载人飞船却并不落后,因为发展航天工业一方面能够获得导弹用于国防,另一部分能够借助火箭与载人飞船进行高空实验。

很多人以为飞机就是我们平时乘坐的民航客机之类的飞行器,火箭和宇宙飞船跟飞机有什么关系呢?

大家可以这么理解,平时我们乘坐的飞机,飞行时间和速度都不会太快,而战斗机则需要在短时间内加速到非常大的速度,同时还要携带重型导弹等武器,这就对飞机的材料和是否能够重复利用提出了很高的要求。

而在实验过程中,一般的风洞很难实际模拟真实的飞行环境,只有通过火箭这种高速燃烧推进的飞行器,才能达到我们需要的速度,而载人飞船在太空中的实验,正是对未来可以进入太空的飞机做实验准备。

更重要的是,载人飞船返回地球的时候,本身就像是一个巨大的陨石坠落地球,而里面的航天员能够安全返回,这不就是在模拟飞机起飞和降落的过程吗?

所以我们每年都会发射神舟系列火箭的真正目的,就是为了以后更先进的飞机、战斗机而服务的。

我们可以想象,一架飞机从地球飞出,脱离地球进入太空,从大气层以上对敌国进行导弹攻击,那么借助制导技术,导弹从天而降精准打击目标,那么这将是一种非常高效的军事手段。

可是黑障成为了超高速飞行的所有飞行器的噩梦,因为等离子壳的封闭作用,使飞行器进入了失联状态,不能控制的飞机和导弹,如果在这个时候不能瞄准,那将产生多大的危险!

所以各个国家都将突破黑障难题视为战斗机发展的里程碑,就在美国俄罗斯还在各个方向上进行尝试的时候,我们中国通过新的思路走出了这段没有信号,失联的黑障无人区。

神舟15号采用了中国自主研发的“黑障通信技术”,在航天器重返大气层的过程中,成功避免了传统的黑障问题,使得地面控制中心能够在航天器进入黑障区时保持与其的实时联系。

具体来说,利用卫星通信技术,将飞行器上的通信信号传输到地球轨道上的卫星,再由卫星转发到地面站,这种方式非常适合长距离的通讯,因为卫星能够覆盖到地球上几乎任何地方,不受传统地面通信基站位置的限制。

对于重返大气层的航天器来说,卫星通信能够在飞行器穿越黑障区之前,提前与地面站建立通信链路。

接着就是激光通信技术,这是一种高带宽的通讯方式,利用激光束传输信息,提供比传统无线电波更高的数据传输速率和更强的抗干扰能力,激光通信利用激光束作为信号载体,在真空中传播并通过地面接收站接收。

激光通信可以直接通过卫星通信网络进行数据传输,而不受等离子体的阻挡,通过高精度的激光瞄准技术和激光束的稳定性,激光通信能够在飞行器与地面控制中心之间建立稳定的信号通道。

具体应用场景,当飞行器进入重返大气层时,卫星通信可以提供长距离的通讯支持,而在飞行器逐渐接近地面时,激光通信则能够通过较为精确的光学跟踪设备来继续提供高效、低延迟的数据传输。

我们的飞行器由此装上了千里眼和顺风耳,从而突破了黑障技术。

六代战机的背后——完备的航空工业体系

经过上面的分析我们可以发现,黑障技术的关键在于通讯,而通讯要靠卫星,这就是为什么我们前几年一直在建设自己的卫星定位系统。

现在大家使用的手机,很多都不再是美国的GPS技术了,而是中国国产的北斗卫星技术,但是我们还不知道的是,其实北斗导航最重要的用处是在战斗机和导弹的定位和制导上,我们是沾了航天航空技术与军工发展的光。

这也是为什么北斗系统比GPS更稳定、更精准的原因。

说了这么多,我们才能请出去年年底亮相的一位重量级武器——歼36战斗机。

中国的第六代战机是由成都飞机工业集团主导研发的,且于2024年12月26日完成了首次试飞。

该机被推测为“歼-36”,以其先进的设计和技术引起了各国的关注,与前代战机相比,第六代战机在隐身能力、超音速巡航、全向传感器等方面有了显著提升。

其中,最引人注目的设计特点之一是采用了无尾布局,具备极高的隐身性能,该机还配备了三具发动机,并且采用了S型进气道和加莱特进气道的独特布局。

尤其是在飞行性能上,第六代战机能够执行超音速巡航,飞行速度可达到马赫5以上,进一步提升了其对敌作战的能力。

此外,人工智能和无人协同作战也是其重要技术特点之一,未来,飞行员与无人机的协同作战将成为常态,这种智能化的设计能在战斗中提供更为高效的作战能力,减少人力负担的同时,提升作战系统的反应速度和作战精度。

在远程打击和空天作战方面,中国的第六代战机也具备了相当大的潜力,能够进行全球打击甚至跨越大气层作战,在对抗敌方现代化防空系统和战机时,第六代战机将以其超机动性和隐身能力,突破敌人的防线。

俄乌战争中小型无人机的作用十分重要,而如果能在对抗大面积领空区域的作战时,有一组大型的无人战斗机群,那将是怎样的场面,我们曾经以飞行员和飞机的结合为理解的空军概念,随着黑障难题的突破,大型战斗机也可实现远程操控,无人飞行。

所以黑障技术在第六代战机的研发中扮演着至关重要的角色,特别是在面对未来战场的复杂环境时,歼36的速度突破马赫数5以上时,黑障现象变得更加显著。

因此,黑障技术的解决是确保飞行器能够在执行复杂任务时,保持稳定的通信和指挥控制的关键,而通过高频卫星通信、激光通信等技术手段,就可以确保数据和指令能够实时传输。

经过70多年的不懈探索,几代航天人的接力研发,我们中国终于在战斗机领域实现了超越其他大国的突破,从而更好地守卫祖国的蓝天白云,因为只有真正掌握制空权,才能将敌人抵御在国门之外。

这样庞大的世纪工程,需要的是一个繁荣富强的祖国和完备自主的航空航天军事工业体系,而这所有的一切都指向了一个方向——星辰与大海——那才是中国人梦寐以求的征途。

参考文献:

十年磨一剑 “黑障”破天光,中国科学报

是谁听到神舟冲出“黑障”后的第一声,中国青年报

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