兰顺正,远望智库特约研究员、中国指挥与控制学会会员
2023年5月4日,美国有线电视新闻网(CNN)称,各国正凭借在航空动力和材料领域的最新成果,研制革命性的高超声速客机,高超声速旅行的时代或将到来。
高超声速飞机通常指采用吸气式动力、最大飞行速度5马赫以上、可在临近空间长时间进行高超声速巡航飞行的飞机,具有高速、水平起降、可重复使用等特征。协和式飞机堪称此类飞行器的先行者,该型飞机在20世纪60年代由英法联合研制,为适应超音速飞行,机翼采用三角翼,机翼前缘为S形,无水平尾翼,专门研制的四台大推力涡轮喷气发动机使其速度可达2180千米/小时(两倍于音速)。后来,协和式飞机由于高耗油、高噪音等自身存在的问题而退出历史舞台,但高速度对于人们出行和商务往来仍有巨大吸引力。
鉴于其巨大商业潜力,一些国际企业早已开始新型超音速客机研发。2016年,美国Boom公司公布了其设计的Overture超声速客机概念图,该飞机采用复合三角翼布局,机身由碳纤维材料制造,全长52米,翼展18米,装备3台推力为67千牛~89千牛的中涵道比涡轮风扇发动机,巡航速度2.2马赫,最大航程8300公里,最多可搭载55名乘客。
2022年5月,雷神公司投资了Hermeus公司,该公司目前在研制第一架被称为“Quarterhorse”的能以五倍音速飞行的可重复使用飞机。有消息指出,Quarterhorse会使用基于GEJ85商用涡轮喷气发动机研发的碳氢燃料涡轮基冲压组合发动机(TBCC),将成为第一架拥有TBCC推进系统的同类飞机。该飞机将采用钛合金结构和高度流线型三角翼设计,航程7400公里。
欧洲Destinus公司的高超音速客机项目采用乘波体设计,通过氢燃料提供动力,最大飞行速度5马赫,能将飞行时间缩短到目前商业航空旅行的不到1/4。CNN报道称,这种高超音速客机目前仍计划使用传统发动机作为起飞动力,在高空再切换为氢燃料发动机驱动,但未来,隨着技术的成熟,将完全使用氢燃料发动机并实现零碳排放。现在该公司的两架原型机已成功试飞,采用氢燃料的第三架原型机将于今年底首飞。Destinus公司计划在21世纪30年代推出可容纳25名乘客的小型商务机,到21世纪40年代制造大型高超音速客机。
高超声速飞机的军用潜能更是不可估量。高度信息化、高度智能化是未来战争特点,未来的空中打击主要依靠高度和速度取胜,而高超声速飞行器能在两小时内抵达全球任何角落。高超声速飞机可搭载各种情报、侦察、监视载荷,利用飞行高度与速度优势,对敌方进行全天候、全天时高空侦察监视,将实时搜集的战场情报通过C4ISR系统分发至各级指挥单元和作战平台,为实时的临机决策、毁伤评估等提供重要支撑。同其他有人或无人侦察机相比,高超声速飞机的战场生存能力强,可执行对地、对天双重侦察监视任务,大幅拓展侦察监视范围,情报搜集时效性显著增强。高超声速飞机与预警机、侦察卫星等构成一体情报侦察体系,充分发挥战场情报搜集整体优势,可对作战己方周边广阔地区实现全域覆盖和全维监视。
在火力投射方面,高超声速飞机独特的物理特征、飞行轨迹、飞行空间等使其可对目前现役所有防空反导体系构成巨大压力。空中目标的运动速度直接决定其通过敌方防御体系作战空域的时间,对突防概率影响极大。高超声速飞行器可有效缩短对方的反应时间,且回波积累数量少,常规雷达的探测能力明显降低。同时,现有地面防空武器系统不能有效跟踪瞄准高速目标。研究表明,当飞行器的速度从5马赫增至6马赫时,其突防概率将从78%增加到89%,而如果未来高超声速飞机与高超声速导弹构成“双高速组合”,作战性能将会再上台阶。
近20年间,美国军方和军工巨头提出了多个高超声速飞机路线图、概念方案及发展计划,包括国防部高级研究计划局(DARPA)和空军在2008年提出的马赫数6级 HTV-3X“黑雨燕”高超声速飞机验证机,空军在2011年提出的马赫数4~5级高超声速作战飞机,DARPA在2016年启动的先进全状态发动机(AFRE)高超声速飞机发动机地面验证项目,洛马公司SR-72高超声速作战飞机,等等。另外,在2022年1月举行的美国航空航天学会(AIAA)年度科技论坛和博览会上,波音公司也推出了一种可重复使用的高超声速飞机新模型,将来可用于执行军事和商业任务,包括充当太空发射母舰。
随着高超声速飞机技术的不断成熟,此类飞行器大显身手的日子将不再遥远。
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