前段时间,外媒在网络上大肆宣传起了美国的高超音速导弹试射成功的消息,按照外媒的吹嘘,如果再连续几次试验成功的话,也就意味着美国拥有了第一款高超音速导弹。
但是这些人还没来得及高兴多久,我国突然就公布了高超音速飞行器在民用等行业的极大发展,并且还突破了全世界都未能攻克的“重量和速度”的难题。
我国是如何在超高音速飞行器上“一骑绝尘”的?美国在高超音速方面和我国又有多大差距?
中国超高音速的“突破型”发展
全球超高音速历史上,美国的黑鸟侦察机(SR-71)是人类速度梦的一个里程碑。
这架黑色的“高速幽灵”,最高速度达到了惊人的3.32马赫,但仔细看它的外形,会发现一个显著的特点——瘦削而狭长,仿佛一支拉长的箭头。展弦比只有1.94,机翼几乎变成了装饰品。
这样的设计,是为了降低阻力,让它能突破音障并在高空飞得足够快。但代价呢?空间。内部狭窄,载荷能力有限,侦察仪器塞满后,几乎连多余的一罐可乐都无法放下。
而与黑鸟同期,那些试图与速度妥协的“同龄人”显得格外落魄。比如普通的民用飞机,即便我们熟知的协和飞机,速度能勉强达到2马赫,却依旧局限于“扁平、窄小”的外形。
为了追求速度,空间被一点点“压缩”,连乘客的舒适感都成了奢侈品。协和飞机的设计思路是“牺牲载荷、成全速度”,以至于它只能带少数富豪们尝鲜,成为了天空中的孤傲传奇。
问题的核心就在这里:飞得快和装得多,几乎成了鱼与熊掌不可兼得的矛盾。
速度越高,气动阻力越大,而要减少阻力,就必须缩小展弦比,甚至压缩机体,使飞机看起来像一根流线型的针。
然而,这种设计注定让“内部空间”成为了牺牲品。
关于怎么解决,美苏曾在冷战时期提出过一些疯狂的构想,比如可变翼、压缩流体控制等,但最终都因为技术未成熟而被束之高阁。
曾经的理想很丰满,但现实就是——即便速度突破了3马赫,空间却连走廊都挤不出。
然而,在这种传统观念束缚之下,中国却另辟蹊径,开创了一种颠覆性的设计思路。崔凯团队走出了常规的“窄小扁平”模式,将机身变得更胖、更圆润。
这样一来,内部空间的问题似乎迎刃而解了,但随之而来的,是另一个让人头疼的问题:升阻比。
装得多意味着更重,而飞得远要求更省力。过重的机体在飞行过程中如同背了一个装满石块的背包,不仅飞不快,还飞不远。这种两难问题,过去被称为“高超音速飞行器的死结”。
不过,2013年,崔凯团队找到了突破点:在飞行器的上方新增了一个翼面,通过改变气流分布来增加升力。
这一设计,有点像为飞行器装上了一对“隐形的翅膀”,让它在飞行中“轻松”了许多。这种改进不仅解决了升阻比的矛盾,还大幅提高了飞行效率。
宽大机身,极致速度,两者竟然在这架全新的高超音速飞行器上实现了和解。更神奇的是,2021年,这个曾经让人头疼的设计,真的在酒泉的试飞中成功了,飞行时间长达20分钟。
中美超高音速竞争的现状
在这场全球瞩目超高音速环节的竞速中,中美两国的表现,却呈现出截然不同的路径:一方步履稳健,步步为营;一方起了个大早,却赶了个晚集。
美国的高超音速项目曾经是全球技术的先锋者。从上世纪60年代的X-15飞行器,到90年代雄心勃勃的NASP国家航空航天飞机计划,美国高超音速领域一度站在巅峰。
然而随着时间的推移,这份技术优势似乎被不断消耗,留下的是数个烂尾的项目和频繁的试验失败。
如今美国剩下的“独苗”便是LRHW“暗鹰”高超音速导弹。这款导弹被美国军方寄予厚望,但它的诞生过程却并不顺利。
从2021年开始,美军接连进行了多次试射,而结果却是一连串的失败:有时是点火装置故障,有时是导弹直接在发射阶段“夭折”,甚至发生过导弹未升空便丢失的尴尬情况。
这一系列挫折,让“暗鹰”成了一个迟迟无法兑现承诺的项目,也让美国在全球高超音速技术竞赛中显得有些狼狈。
直到2024年,美国终于迎来了些许振奋的消息:暗鹰在两次试射中成功了。导弹被陆基发射车成功发射,最高速度达到17马赫,射程可达2775公里。
这一成绩,让美国军方士气大振,并将其定义为“里程碑式的突破”。
美国陆军计划在2025年正式部署一个高超音速导弹营,而海军也开始为其水面舰艇进行发射装置改装,试图加快追赶的步伐。
然而当美国刚刚迈出这一步时,中国却早已完成了从技术验证到实战部署的跨越。
中国的高超音速武器,早在2019年就随着东风-17的亮相,向世界宣布了一次颠覆性的领先。
这款导弹不仅在设计上成熟可靠,更在部署中展现出极高的战术应用价值,成为全球首个真正进入实战部署的高超音速武器。
与此同时,中国并未止步于单一型号的成功。从星空-2号乘波体飞行器,到新近亮相的GDF-600高速平台,中国的高超音速技术正在向多样化、系统化的方向迈进。
这并不是简单的技术堆砌,而是对高超音速飞行规律的深刻理解和实践拓展。
美国的挫折不仅在于试射的失败,更在于其风洞技术的滞后。高超音速飞行器在5马赫以上时,会面临激波、湍流与气动加热等复杂现象,这些问题无法靠传统风洞模拟轻易解决。
而美国上世纪的风洞数据虽然庞大,但在高超音速领域早已力不从心。
相比之下,中国则早早布局,先后建成了JF-12与JF-22高超音速风洞,最高可模拟33马赫的飞行环境。这不仅为高超音速飞行器提供了更精准的数据支持,也为技术验证提供了更广阔的试验平台。
一边是技术不断突破的中国,另一边是勉力追赶的美国。
如今美国的“暗鹰”刚刚试射成功,中国却早已将高超音速技术逐步扩展到民用领域,例如中科院的高超音速客机,正在瞄准“一小时全球飞行”的目标。
中美之间,这场技术竞赛已不再只是军用武器的比拼,而是向更广阔的未来展开。
只不过这一次形式不同了,我们不再需要弯道超车不断追赶,反而要不断创新让他们看着我们的背影了。
参考资料:
崔凯《全世界所有高超声速飞机的方案都窄小扁平,但我们却设计成了这个奇怪的模样》