粉絲的問題咱們就優先回答一下:
這件事吧,因為碎片化信息太多,所以粉絲有點說岔了。
HyCAT是美國國防部下屬的“防御創新部門”(DIU,Defense Innovation Unit)主導的一項高超音速武器計劃。我們從字面意思上看一下:
HyCAT, Hypersonic and High-Cadence Airborne Testing Capabilities(高超音速與高頻次空中測試能力)計劃主要是美國國防部在探索一個相對靈活和廉價的高超音速飛行器的發展(開發)方式。這里不僅僅會使用相對廉價的方案,還會和民間的商業公司合作去推進高超音速飛行器的發展。
從本質上看——這個計劃的展開其實表示美國國防部是真的沒錢了。而且不僅沒錢了,還得撐門面,在這個計劃的過程中,還特地的繞開了諾斯羅普、洛克希德·馬丁、波音等傳統的老牌軍工復合體,而和一些新興的廠商展開合作。
這些新興的企業就有澳大利亞的一些公司進行參與。
這里就來了第二個問題了,為什么美國本土企業參與的比較少?原因也很簡單——美國本土的軍工復合體兼并嚴重,稍微像點樣子的都被兼并到各個大型軍工復合體企業中了,如果DIU繼續和這些公司合作,到最后還得讓美國本土的軍工復合體企業狠宰一刀。
講真,美國國防部的高超音速武器項目投入并不少,但效率低下、成本高昂始終是個問題。傳統軍工復合體(比如洛克希德·馬丁、波音等)搞一個項目,那是明碼標價的燒錢游戲,甚至動不動就是十幾億美元的預算。而且,即便花了這么多錢,測試次數卻非常有限,項目推進依然緩慢。
HyCAT的出現,其實就是想在沒錢的情況下“另辟蹊徑”,通過商業公司,以小成本、低門檻的方式做更多高頻次的測試,盡快把高超音速技術搞出來。
所以,這個計劃中的High Cadence并不是說這個武器有多高的“節奏(Cadence)”而是被聚焦為Low-Cost and High Cadence。也就是——低成本+高頻次。按照咱們國人能快速理解的詞語就叫做“降本增效”。
上面是HyCAT美國相關的部分,和澳大利亞相關的是“HyFliTE”,這個更扯淡。HyFliTE是“Hypersonic Flight Test and Experimentation,高超音速飛行測試與實驗”,是2021年成立的奧庫斯聯盟的段子了,所謂的“奧庫斯”(AUKUS)聯盟是指英國美國澳大利亞在2021年成立的一個防務技術聯盟。HyFliTE的目標是通過共享測試設施和技術信息,聯合開發、測試和評估高超音速系統。預計在2028年前會投入約2.52億美元,進行至少6次飛行測試活動。到這里,是不是明白什么叫做低成本高頻率了?
澳大利亞以及下面的幾個公司其實簽署的是這個協議,所以說,HyCAT并不能說是澳大利亞的東西。
能看到這里,其實大家就應該了解一些HyCAT的背景資料了,但在W君的內容里總會給大家帶來點“炸裂”的東西。如果沒劃走,算你賺了。
咱們深入的去說。
其實洛克希德馬丁、波音以及諾斯羅普在上世紀80年代就開始做過了一系列的高超音速飛行試驗。也有很多的技術積累。
在洛·馬的資料里面我們甚至可以找到前兩天給大家講的鳴鏑的特征外形設計。
這些設計的更早根源來自二戰納粹德國的“太空轟炸機”計劃
從各種構型上我們可以看到很多的相似點。這個設想來自于Silbervogel(銀鳥空天轟炸機)。到了美國研制航天飛機之前,設計了X-20 Dyna-Soar驗證機。
注意 Dyna-Soar 是什么意思,實際上這是一個縮略語,來自于Dynamic Soarer(動態滑翔器),該驗證機能夠在大氣層中以滑翔方式動態飛行和著陸的特性,是當時可重復使用空天飛行器概念的重要一步。實際上不管是X-20還是銀鳥空天轟炸機或者是航天飛機都可以歸納到咱們鳴鏑所屬的“寬域飛行器”范疇內。
到了80年代,高超音速寬域飛行器的項目雖然各個美國的軍工復合體公司在做,但是并沒有什么財政支持,而且也是小打小鬧的研究。最終到了95年之后基本上都偃旗息鼓了。原因倒不是氣動設計和實用性的問題,而是在于“材料”。
在當年洛克希德提出的很多方案實際上和我們的鳴鏑飛行器是一樣的,這個倒不是說鳴鏑是在抄襲洛克希德的氣動設計,而是如果一個飛行器在特定環境下、執行特定任務、達到特定要求的性能本身就有氣動設計上的最優解的。越是極端的環境下的飛行器設計越會趨同,這玩意沒啥追求個性化的。
例如,在研制一個乘波體飛行器的時候,都會設計成類似于東風-17到樣子
這個樣子怎么來的呢?其實是切圓錐體切出來的。
當一個在空氣中高速運動形成激波(Shock)的時候如果能限定飛行器始終在一個激波內貼合(上圖橙色部分),就可以構建出來一個乘波體飛行器。道理就這么簡單,所以說就是讓伯努利、馬赫、蘭金、居維爾這老幾位從棺材里面拉出來做乘波體的設計也做不出另外的花樣來。
至于MD-22的設計實際上是考慮了氣動控制的需要,因此在傳統的乘波體外形上做出延展形成了氣動控制面。但如果仔細看截面的話本質上還是乘波體外形。
這就能解釋清楚為什么MD-22和80年代末期洛克希德的設計這么像的原因了。
但是(這里是重點),氣動設計僅僅是一個飛行器在高速氣流中能實現最大化效率外形的設計。并不代表這個飛行器可以在高超音速氣流內飛行。
這里有個很重要的要點就是氣動加熱。我們可以帶入靜溫升高公式來計算一下在馬赫7下一個飛行器要承受的溫度:
靜溫升高公式:T=T?(1+(γ-1)/2 X M2)
T? 是初始環境溫度,以開爾文來計
γ是空氣的比熱值,一般取1.4
M就是馬赫數了
40KM高空環境溫度大約是250K,所以很簡單我們就能計算出大約是2700K,換算成攝氏溫度就是2400多度。
讀到這這里,大家就應該能想象到為什么80年代末期美國停止了高超音速飛行器的研發。
當時沒有材料長時間的承受這么大的溫度。另外,從控制上來說,當時也并沒有真正可靠的自動控制系統讓高超音速飛行器穩定飛行。
類似于X-15這種爬進去個活人駕駛的試驗機倒是有,但是為了人能看清楚外面的情況還是要裝玻璃窗的。仔細看X-15的駕駛窗:
你會發現是有活門的在高速飛行的過程中,“窗戶”關閉,不關的那一片實際上是“看運氣”有賭命的成分在里面的——沒有完全燒壞還是可以用的,但燒壞了還有鈦合金板下的窗戶可用,但如果鈦合金板也同時燒壞了,那飛行員就完全看不到外面了。
這是當年X-15上的玻璃,飛一圈就已經嚴重燒壞了。
所以說,材料的制約導致了當年美國高超音速飛行器的研究停止。
話說回來,在我們研制鳴鏑系列試驗機的時候,重要的成果之一就是耐高溫材料的研發和運用。這一點才是鳴鏑系列中最有價值的部分。這些材料又能讓飛機飛、還燒不壞,在這種極端環境下的設計還是相當有開創意義的。
而對于美、英、澳三國“準備試飛”的HyCAT系列飛行器來說,關鍵材料上并沒有公布出真正真實可靠的信息,所以這件事是未知數。但可以預見的是,高超音速飛行材料其實是這三個國家目前還很難攻破的一個技術難關。HyCAT能不能成,關鍵看材料,美國人繞了幾十年,最終還在這條路上找答案。那么幾十年的時間其實真的是浪費掉了。
W君也不會對沒有掌握數據的事情武斷的說行或不行,并不會吹鳴鏑比HyCAT好,也不會閉著眼說瞎話說HyCAT吊打鳴鏑。但,畢竟我們的鳴鏑是真的飛過那么幾次呢,八字還沒一撇的HyCAT要對比鳴鏑還為時尚早了一些。
還有一句話必須得說一下,無論鳴鏑還是HyCAT都不是武器,只是試驗品,別什么東西都往武器上靠。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.