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兵在掌上阅 亮剑弹指间

高超音速载人飞机或将问世


■李林阳 本报特约记者 王钰凯

图为高超音速飞行器概念图。
资料图片

飞行器自诞生以来,一直在追求更快的速度。近日,据外媒报道,澳大利亚一家航天公司正在开发一种可重复使用的高超音速飞行器,用于测试各种高速技术。据介绍,他们希望将高超音速技术应用到载人飞机上。该高超音速飞行器以液氢为燃料,混入超燃冲压发动机后将产生极强的推力,飞行速度预计可达12马赫。目前,该飞行器已完成地面测试,并计划于2024年初首飞。如果成功,该飞行器将成为世界上第一个可重复使用的高超音速载人飞机。

据了解,高超音速飞行器是指飞行状态达5马赫以上、以吸气式发动机或其组合发动机为主要动力、能在大气层和跨大气层中飞行的飞行器。军事领域,高超音速飞行器具有反应速度快、突防成功率高、破坏能力强等战术特点,有着巨大的军事价值、政治价值和潜在的经济价值。

“一代材料,一代飞机。”当飞行器速度超过5马赫后,机体表面温度将超过1000℃,一般的耐热材料难以满足使用要求。超高温陶瓷是目前应用广泛的超高温材料,C/SiC复合材料是其代表材料,具有耐高温、高强度、低密度、抗烧蚀和抗冲击等特点。许多公司都对它进行过大量热试验考核,验证了其可靠性。

高超音速飞行器不仅需要具备较好的热防护功能,还要保证在极端复杂环境下具有足够的强度和刚度。例如,C/C复合材料耐温极限高,但高温下的氧化和脆性断裂则是无法回避的问题;而C/SiC复合材料在一定程度上平衡了耐温、韧性、氧化等性能,但作为一种多相非均质材料,在多尺度失效、界面脱粘、纤维抗氧化、工艺控制等方面也存在亟待解决的问题。

除此之外,高超音速飞行器的技术难点,还在于动力系统、气动控制、热防护系统和结构设计、制导、导航等,采用的超燃冲压发动机被认为是继螺旋桨和喷气发动机之后的“第三次动力革命”。在超高速飞行条件下,飞行器面临的干扰因素也随之增多,例如,超高速飞行下飞机与空气摩擦产生的热量、音爆震动对飞行设备内部组件产生的损伤、飞行过程中的导航干扰等,都是需要通过技术手段克服的难点。

当前,世界许多国家都在抓紧研发更加先进的高超音速技术,各类计划书、验证机如雨后春笋层出不穷。更多高超音速飞行器或将在未来改变空中作战和全球投送模式。

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