近段时间,中国一款重器再度亮相。
那就是由西工大牵头研制的“飞天二号”首飞试验,取得了圆满成功。
从通稿中来看,讲了一大堆科普专业知识。
什么综合动力的变结构进气、发动机多模态平稳过渡、热力喉道调节、超宽包线高效燃烧组织、变推力加速、变攻角自主飞行等,听起来就感觉很厉害的名词。
虽然每个字我们都认识,但是并不知道这究竟厉害在什么地方。
那么今天就详细了解一下,西工大究竟研发出一款什么样的“国之重器”。
在正式介绍之前,如果让君明用一句话概括,那就是比东风家族更厉害,飞行轨迹更加多变,1个小时或许能打遍全球。
第一,究竟厉害在什么地方?
要知道,伴随着中国综合国力不断提升之后,每当我国研发出新型装备之后,其他国家也会模仿中国,搞一些阿猫阿狗的同类产品。
比如说我国的歼-20问世之后,土耳其试飞了KAAN、韩国试飞了HF-X、印度公布了AMCA战机的PPT。
再譬如我国大型驱逐舰亮相之后,中国研发出052D、055之后,韩国展示了“世宗大王”驱逐舰、土耳其展示了TF-2000。
连朝鲜都展示了该国的驱逐舰。
除此之外,就连我国研发出高超音速导弹,俄罗斯、伊朗和真主党,以及胡塞武装都展示了高超音速导弹。
此举让美国人很郁闷,自己都搞不定的高超音速导弹。
【印度的高超导弹,级别并不高】
胡塞究竟是如何研发出来的,你连风洞都没有,如何进行测试?
事实上,虽然伊朗和胡塞均表示自己拥有高超音速导弹,但是这款武器也是有等级之分的。
目前高超音速导弹拥有三代。
首先就是双锥体,顾名思义,就是弹头有两种锥度,依靠在一定攻角下弹头椎体上下侧对空气压缩封堵不同的压力差,以及膨胀波来产生一定的升力并进行滑翔。
这种双锥体对技术要求并不高,在互联网上可以找到大量论文和构型,只需要解决壳体材料与姿态控制问题就可以。
因此,胡塞和伊朗才能喜提高超音速导弹。
只不过双锥体只能算是高超音速导弹的入门版。
其次就是乘波体。
乘波体最大的特点就是飞行期间,可以将空气压缩成一层薄薄的气流,贴附在流管之上,让飞行器相当于“趴在气波上”飞行。
这样做的好处就是,升力比较高,具备极高的飞行效率。
对技术要求比较高。
毕竟,乘波体属于极不稳定结构,气动布局非常复杂,稍有偏差就可能导致受力不一致而失去稳定性,对于超级计算机模拟,以及高超音速风洞试验有着极高的依赖程度。
这也是为何胡塞与伊朗无法研发出乘波体高超音速导弹的原因所在。
眼下列装乘波体高超音速导弹的国家,只有中俄两国。
也就是“先锋”和东风-17。
除此之外,再无任何一个国家可以研发出乘波体高超音速导弹。
说到这,朝鲜估计很不服气,该国的“火星-16B”也不是摆设,但是从试射结果来看,速度与射程让朝鲜自己都不满意。
当然,双锥体也好,乘波体也罢,均拥有一个相同的技术路径,那就是滑翔。
就算拥有机动能力,也比较有限。
虽然能实现高超音速突防,但是在技术不断发展之后,在相控阵雷达日益白菜化,以及超级算力介入军事领域之后。
对双锥体和乘波体的末弹道预测能力得到大幅提升,意味着二者并非不可拦截。
在实战中的价值自然会有所减少。
所以,从一定意义上来看,算不上顶尖的高超音速武器。
真正的“大杀器”就是咱们接下来要说的重点。
最后就是吸气式自主动力飞行器。
也就是今天我们的主角飞天二号。
【飞天二号首飞,又一款国之重器】
飞天二号与东风-17最大的区别就是,不依靠吸气发动机,进行全程可操控的飞行,就像巡航导弹一样,不仅飞行轨迹难以琢磨。
同时还能有效打击运动中的目标,甚至绕过障碍物来打击最终目标。
由于吸气式不用携带氧化剂,直接从大气中获取氧气。
代表着可以大量节省氧化剂重量,在消耗相同质量推进剂的条件下,可以产生四倍于火箭的推力。
然后我们就可以将导弹做得更小,可以由飞机进行携带,像普通导弹那样由飞机发射。
或者搭载至发射车以及军舰之上,成为敌人无法拦截、改变战争形态的“国之重器”。
当然,咱们有一说一,这一武器的理念不是我们率先提出来的,而是美国的波音最早提出,随后被五角大楼相中,顺势推出X-51A高超音速飞行器计划。
只不过美国的理想很丰满,现实却很骨感。
按照五角大楼的设想,X-51A需要由B-52携带至万米高空上发射,当助推火箭使其达到4.5倍音速时,主发动机开始启动,将速度提升至7倍音速。
时任美国战略司令部副司令的凯勒曾表示,X-51A可以在“一小时内打击到敌人表面任一目标”。
这就是所谓“1小时打遍全球”的最初说法。
结果在美国去工业化之后,X-51A的发动机处于瓶颈之上。
毕竟,无论是飞机发动机还是巡航导弹的发动机,均需要有进气口,空气从进气口进入发动机,一部分需要驱动压气机工作,另一部分则被压气机压缩成高压气体,添加燃料之后再点燃并产生推力。
只不过由于压气机有极限值,不可能无限压缩气体,在3马赫的速度之下,发动机的工作效率就会开始下降。
为了实现高速飞行,科学家索性就将压气机和涡轮砍掉。
这样在高速飞行的时候,高速气流迎面而来,进入进气道之后通过扩张减速,进入燃烧室与燃料混合燃烧。
再由喷口高速排出并产生推力。
这就是冲压发动机。
如今我们听到的冲压发动机,基本上都属于亚音速燃烧室,只要将流入到发动机内部的空气减速到亚音速才可以提升速度。
因此被称之为亚燃冲压发动机。
之所以会称之为亚燃冲压发动机,就是因为继续提高速度,比如说达到5倍音速,吸入的空气就算是经过减速处理,也依旧属于超音速。
从空气进入吸气口,燃烧之后再排出去,也不过几毫秒的时间。
在这几毫秒之中,如何让空气与燃料充分混合并稳定燃烧?
这也就不难理解,为何此前有一个非常贴切的比喻,想要超燃冲压发动机正常工作,相当于在12级台风中点燃一根火柴。
所以,达到4马赫之后就已经处于上限。
如果想要拥有5马赫飞行速度的高超音速武器,必须使用超燃冲压发动机,而不是亚燃冲压发动机。
只不过超燃冲压发动机没有想象中那么好解决,无论是喷注器的设计,还是燃烧室的设计、燃料供应和冷却系统以及发动机耐高温的陶瓷复合材料等等,均需要解决。
说到这,大家就会明白,美国人想研发X-51A究竟有多么困难了。
据悉,2010年,X-51A进行首飞,设定速度为6马赫,实际速度只有4.88马赫。
相当于没有突破门槛。
【美国提出X-51A,至今没研发成功】
到了2012年,进行第三次试射,火箭助推器分离后,进气道并没有吸入足够多的空气,超燃冲压点火一秒之后就熄火并坠入大海之中。
2013年,美国再度进行试射,速度虽然达到5.1马赫,但是发动机只工作3.5分钟就熄火。
这让那些原本都准备开香槟庆祝的美国人傻眼了。
直到今天,美国都没能攻克难关。
让美国人更加没有想到的是,自己花费数十年的时间,投入大量人力物力财力,一直没能攻克的难题,居然被中国西北工业大学给搞定了?
而且飞天二号与X-51A完全不同,并没有搭载超燃冲压发动机,直接采用下一代火箭-冲压组合循环发动机。
飞天一号的特点就是,首次验证了煤油燃料火箭冲压组合循环发动机火箭、亚燃、超燃、火箭和超燃的多模态,平稳过渡以及宽域综合能力。
突破了热力喉道调节、超宽包线高效燃烧组织等关键技术。
飞天二号的特点是,首次获得了煤油、过氧化氢推进剂火箭冲压组合动力的变结构进气、变推力加速、变攻角自主飞行等数据。
简单来说就是这款发动机,能在不同的飞行速度下,使用不同的发动机工作模式。
就相当于家用轿车不仅搭载四缸机,还配备了F-1赛车的发动机。
第一阶段就是火箭和亚燃,也就是初期用火箭加速,达到冲压发动机工作速度的2马赫至4马赫之后,会将高速气流“挤压”至发动机,随后启动亚燃发动机。
第二阶段就是亚燃。
火箭发动机关闭之后,只依靠亚燃发动机飞行,飞行器可以稳定在4马赫之上。
第三阶段就是超燃,速度达到4倍音速之后,气流以超音速状态进入燃烧室,然后发动机从亚燃转变为超燃,速度可以提升至8马赫。
第四阶段就是火箭的超燃。
在这个阶段,超燃发动机已经提前进入稳定的工作状态之中。
如果要在大气层内飞行,就可以继续保持超燃工作状态。
如果飞到大气层之外,也不是不可以。
毕竟,达到这个高度已经没有阻力了,速度可以直接提升至10马赫之上。
只不过大气层外没有氧气,就需要关闭超燃发动机,启动火箭发动机,为飞行器提供最后的速度增量。
很多人看到这就会问,如果想回到大气层怎么办?
很简单,关闭火箭发动机,进入大气层之后再启动超燃发动机,继续飞行。
这就叫做组合循环。
不仅解决了超燃发动机单一飞行模式,改变发动机变循环能力,还通过发动机工作模式自由切换,拥有从大气层到卡门线之外,随意进出的能力。
这样一来,飞天二号的飞行轨迹就会难以捕捉,甚至工作时间也比较长。
这种组合模式的好处就是赋予乘波体导弹,更远的飞行能力。
虽然东风-17已经是西方眼里的天花板,但是由于其采用火箭动力,燃料基本上消耗在了助推阶段,即便可以滑翔,射程也只有2000公里左右。
然而飞天二号的自主吸气飞行能力,以及从大气层内再到大气层之外,最终飞到大气层内的能力,将会让飞天二号的射程呈几何倍增加。
也许可以轻松超过5000公里。
【飞天二号,或改写中国防空历史】
如果再将其放大到东风-26的体积,那就是真正的高超音速洲际导弹。
届时,可不就是所谓“一个小时打遍全球”吗?
更为重要的是,飞天二号搭载的发动机加注煤油,这种燃料的好处就是便宜,而且使用条件没有X-51A那种使用液氢的条件苛刻。
意味着在工程应用上困难并不大,也会比美国快得多。
那么我国是如何搞定,连美国人都无法搞定在超音速之下,让气流与燃料混合的难题?
这与通稿中的热力喉道调节、超宽包线高效组织燃烧、变结构进气有关。
也就是说,飞天二号的进气道与热力喉道是可以改变的,通过进气气流的改变来调整空气速度与激波。
就相当于喷壶的不同喷洒方式。
最终实现从亚燃到超燃冲压的全模式完全衔接,真正实现了美国人都没有实现的“一个小时打遍全球”的目标。
真正值得关注的是,变攻角自主飞行。
攻角是飞行方向和飞行器轴线的夹角。
通常情况下,如果实现变攻角,代表着飞行可以实现大幅度激动动作。
比如说S形飞行、突然俯冲、突然拉起以及横向滚转等等。
极大程度上提高了突防的能力。
也许敌人的导弹还在按照我方预定飞行轨道缓慢爬升,我们早已一个躲避绕开。
此举不仅可以加强弹道修正能力,提高打击精准度。
打你的脸绝对不会打到你的眼睛。
同时还可以改变攻击姿态,比如说一开始属于平行飞行,在接近目标之际突然开始俯冲,打出“从天而降的掌法”,实现了钻地导弹的打击效果。
如果你进行比较之后就会发现,飞天二号比飞天一号增加了四个X形状的半动舵,这就是为了与火箭分离后自主飞行以及做机动动作而配备的。
所以,吸气式高超、组合式循环动力、大气层外飞行能力,这就是飞天二号的厉害之处。
从技术领域看来,性能超越了美国的X-51A,实现了“一个小时打遍全球”。
再度让全球看到了什么叫做美国负责提出,我国负责实现。
对此,谁还敢小瞧中国制造?
第二,中国如今的高超音速导弹,究竟发展到哪一步?
很多人在看到飞天二号之后就表示,中国高超音速导弹已经进入第三阶段,如果用于核武领域,威慑力将会领先全球。
在君明看来,这种说法对,也不对。
之所以说对,是因为飞天二号确实属于高超音速导弹领域的一次革命性的“国之重器”。
8马赫的飞行速度,再加上可变攻角自主飞行,足以让美军现役所有反导系统无能为力。
等到将来技术成熟之后,也许可以取代东风-17和东风-26。
成为我国核威慑的中流砥柱。
之所以说不对,因为飞天二号确实可以用于核武,但是不可能真的直接将其用于核威慑领域。
它的用途也是极为广泛的。
比如说可以用于防空导弹,你没有看错和听错,由于眼下我国的防空形势已经出现变化。
此前还没有打造覆盖全国的防空网络,只能选择建设“关键地区防御”,重点对大城市和军事目标进行防护。
如今伴随着我国的城镇化速度不断提速,就算东南沿海的地级市也能创造不菲的GDP。
如果遭到袭击,所带来的经济损失以及政治影响,是无法估量的。
再加上过去属于临空轰炸,伴随着导弹技术的发展,如今已经属于防区外轰炸。
即便不进入目标领空也能完成轰炸。
这样一来,需要防空的目标越来越多,在导弹技术不断发展之后,防空的反应时间自然越来越短。
也让国土防空的压力有所提升,仅凭防空部队的100多个地面反导营,以及数十个近程防空营,无法完成防空任务。
这样一来,想要实现先敌发现、先敌打击,就需要在敌人还没有发射导弹之前,直接将其击落。
这才能实现捍卫中国领空的绝对安全。
只不过眼下我们的红旗-9B,射程也只有400公里,而美制AGM-158联合防区外空对面导弹拥有三种型号。
除了有射程为370公里的基础版,还有925公里的增程版,以及1900公里的XR极致版。
不难看出,增程版和极致版已经超越我国防空系统的射程。
更别提此前美国派出B-2,历时36个小时,总航程达到2万公里的钻地炸弹打击行动。
属实在全球面前再度秀了一次肌肉。
所以,为了确保我国的国土安全,必须要研发一种超远程防空导弹。
射程至少要达到2000公里以上。
【中国高超音速导弹,或领先全球?】
当然,除了射程需要达到2000公里之外,同时也需要改变此前从地面向天空发射导弹的方法,而是要通过滑翔的方式来增加射程。
最终实现从上往下打。
而且再给大家说一个事实,那就是从上往下打的战术,也是美国人提出来的。
在美国人看来,伴随着高超音速武器的不断普及,传统的仰射、头对头式拦截模式,会导致拦截窗口越来越小。
成功率也会越来越低。
想要提高拦截率,必须使用高超音速导弹,从上往下打,以追逐式或者截断式的方法进行拦截。
这在美国人看来,虽然只是概念,但是没有想到将来可能会被中国实现。
别忘了,此前我国可是实现通过卫星追踪几千公里之外的隐身飞机。
如果将来爆发战争,判断对方飞机有轰炸企图,就能直接下令让以飞天二号为基础发展而来的超远程防空导弹实施拦截。
届时,也许B-2刚从关岛的安德森基地起飞,就会被从天而降的铁棍给砸下来。
等到将来中国洲际导弹预警系统建成之后,也许我国还可以将飞天二号作为反导系统的主力,一旦发现对方发射井的热信号,马上就可以发射飞天二号。
在对方刚刚飞出大气层,失去机动能力之际,进行中段拦截。
或者也可以用于重复使用的空天飞行器。
如果将此前飞天一号的照片放大之后就会发现,上面写着西北工业大学的字样,下方还有两个LOGO,一个是北京空气动力机械研究所,另外一个是陕西空天动力研究院。
这两所单位,一个隶属于航天科工,另一个隶属于航天科技。
再加上主要研究机构,也就是西工大。
说明什么?
说明飞天二号并非军队型号,否则也不会对外公布。
也可以说明,这只是一个基础技术探索项目,很有可能是为了验证火箭—冲压组合循环发动机。
这款发动机最大的特点就是,可以在大气层内飞行,使用“不要钱”的空气,平均比冲要超过普通的火箭。
这会大大降低进入太空的成本,为未来的航天运输带来革命性的变化。
也许将来只需要长度为九米左右的火箭,就能将空天飞行器通过冲压飞行的方式送入轨道,然后在太空释放卫星,再返回地球。
最终水平滑行降落。
这就是所谓低成本重复利用的空天飞机。
如今,我国已经拥有五种至六种可回收火箭,技术上没有任何瓶颈可言。
如果将飞天二号的助推火箭也打造为可回收式的,发射成本可是要比马斯克的猎鹰火箭都要低。
再加上我国还要打造G60星链、GW星座、鸿鹄-3计划,未来至少需要发射五万至六万颗卫星。
等到将来以飞天二号为基础研发的中国空天飞机问世之后,我国以超低成本发射卫星,独霸全球卫星发射市场,也许再也不是梦。
换个角度想一下,我们既然可以向太空发射卫星,难道不能发射其他的东西?
美国当初可是提出所谓X-37B空天战机的计划。
平时可以为美军提供情报、监视和侦察,到了战争时期就可以攻击敌人的卫星。
甚至还能直接发射太空武器对地面目标发起攻击。
一度被称之为轨道轰炸机。
同时在美国人看来,自己可以在太空轨道上乱窜,其他国家只能是干着急。
结果美国为了这一项目,投入数十亿美元。
如果我国的飞天二号,也具备在卡门线之上的飞行能力,将其体积放大之后,再加入太空维生保障和飞行设施的话,不就是空天战机吗?
届时,X-37B能干的事,我们也能干。
X-37B干不了的事,我们同样能干,甚至还可以干掉X-37B和星链。
再比如说可以将飞天二号的技术下放与移植。
在我国的歼-35设计与试飞中,采用大量歼-20的技术,如果飞天二号的发动机直接移植到新一代战机之上,岂不是逆天的存在?
要知道,去年我国大爆兵的时候,展示了六代机,坊间猜测,六代机的背部可能有点玄机。
如今看来,当初普通的发动机试飞测试,如果飞天二号的组合循环发动机成熟之后,是否装载至六代机之上?
届时,在飞抵2万米高空和速度达到2马赫之前,使用常规发动机。
然后就可以启动中间发动机的亚燃模式,再进入到超燃模式,就可以实现在4万米和8万米的高超音速巡航飞行。
而距离地面2万米和10万米的空域,被称之为临近空间,这个高度的大气密度相当于海平面的10%至33%。
一旦战机进入这个空域之中,无论是速度还是高度,均会超出目前大多数防空武器的拦截范围之中。
如今我们在临近空间发动机领域,相当于是MD-19和飞天系列两条腿走路。
哪个技术成熟,哪个就率先引用。
只要六代机装备了飞天二号的组合循环发动机,就可以做到居高临下,对所有空中目标进行一边倒的压制。
因此,飞天二号除了是技术验证平台,也是构建中国军队未来空天一体化作战体系的关键节点。
可以大幅推动中国太空作战、反导防御、全球打击技术的全面升级。
这已经不是单纯的军事价值有多少,而是远超性能的本身。
这就让君明想到了,曾在1995年,钱学森钱老回国。
陈赓大将问钱老,我们自己搞导弹行不行?
钱老反问,怎么不行?外国人能搞,难道中国人不能搞?中国人比他们矮一截?
大将听到这句话之后喜出望外,就要你这句话。
随后在1956年,钱老受命组建第五研究院,我国的导弹与航天工程从此开始生根发芽。
当然,钱老一生最大的成就,就是导弹和卫星。
而且他将自己毕生所学,毫不保留传授给了中国下一代,让中国航天事业和导弹工程开始薪火相传。
其中就包括我国著名空气动力学专家、航空教育家,也是钱老带的第一个博士研究生—罗时钧。
在1981年,一个名叫何国强的年轻人,考入西工大并成为罗老的学生。
2022年7月,何国强作为总负责人主持研发的飞天一号,完成首飞。
2025年6月23日,飞天二号首飞成功。
这也验证了他在西工校园内,在那个手持宝剑、面向大地的勇士面前重温的誓言,隐姓埋名、为国铸剑。
如今也算是十年磨一剑、霜刃未曾试。
今日把示君,谁有不平事。
估计美国人无论如何都没有想到,如今的中国会强大到这个地步。
强大到这个令西方都望尘莫及的地步。
更新时间:2025-07-08
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