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首款乘波体高超声速飞行器试验的成功,是否暗示国内航天事业的崛起?

2018年8月3日06: 41,中国航天科技公司空空气动力学技术研究所研制的首个乘波飞行器系统星空-2火箭在西北靶场成功发射。经过近10分钟的飞行试验,火箭完成了主动阶段程序转弯、整流罩投掷、级间分离、高超音速试验飞行器自主飞行释放、飞行器轨迹大机动转弯等试验程序,最终按照预定轨迹进入着陆区。 本次飞行试验实现了飞行试验窗口科学载荷的全通道测量,科学数据有效,完全恢复,标志着星空-2高超声速飞行器系统飞行试验的成功。

其中,高超音速飞机一般指飞行速度超过音速5倍的有翼或无翼飞机,如飞机、导弹和炮弹。 它具有渗透成功率高、军事价值和潜在经济价值大的特点。 乘波体是一种先进的高超声速飞行器气动流线,具有高升阻比和强机动性。 乘波飞行器飞行时,其前缘线与冲击波面重合,就像骑在冲击波面上,依靠冲击波的压力产生升力一样。 为了第一次高超音速飞行器试验的成功,本文将分析其背后的意义。

在此之前,国内高超声速飞行器的发展并不完善,但在技术支持上仍存在一些困难,在着陆和发展上也面临一些挑战。 在技术支持方面,高超音速飞机主要涉及动力系统和隔热层的设计和选择困难。动力系统分为喷气发动机和超燃冲压发动机。 飞机飞行速度的变化使得喷气发动机的风扇叶片压力对进气速度有严格的控制。叶片的旋转确实对气流产生作用,因此增加了气流的压力和温度。 从高温涡轮流出的高温高压气体在尾喷管中继续膨胀,从尾喷管高速向后排出的反作用力促使飞机向前移动,因此进气道必须能够将进气速度控制在适当的范围内。

高超音速飞机的另一个技术难题是“热障”问题。由于冲击波和粘性的影响,飞机飞行过程中周围空气体的温度急剧上升,形成严重的气动加热环境,使一般飞机结构无法承受。 为了克服热障,研究人员需要仔细设计飞机的飞行轨迹和空气动力学形状,以便在不影响或较少影响飞机性能的情况下,尽可能降低进入飞机的空气动力学加热速率,即热流。 克服热障最重要的方法是对飞机进行热保护,即散热以防止发热。辐射热防护;发汗冷却、防热、烧蚀、防热等方法

这一次,中国航天空空气动力技术研究所开发了中国三年来第一个具有乘波体空气动力构型的高超音速试验飞行器。 它集成了领先的热保护系统、内外力热测量系统和过渡流量测量系统等。并使用来自第四航空航天科学技术研究院的火箭作为高超音速飞行器的助推系统,以将高超音速飞行器传送到预定高度,并自主分离和飞行。 在海拔30公里、马赫数5.5~6的飞行窗口内实现400秒以上的自主飞行,完成气动力/热、分离干扰、自然跃迁/人工跃迁等8个科学问题的数据测量,是国内空间武器发展进步的又一里程碑。

这次高超音速飞行器试验的成功离不开国家的关键支持。 航空航天动力技术研究所,也称为第四航天学会,成立于1962年。它是中国最大的固体火箭发动机设计、开发、生产和测试专业研究所,也是国防重点研究单位。 第四宇航科学院是固体火箭发动机总体设计、喷管开发和试验、大型复合壳体、复合固体推进剂、大型发动机装药以及固体发动机各种试验和试验技术领域的国家领导者。

第四研究院成立50年来,成功研制了70多种用于中国航天、战略和战术模型的固体火箭发动机,1000多项科研成果获得省部级奖励。其中,地球静止通信卫星远地点发动机和可回收遥感卫星的可回收制动发动机分别获得了国家金奖和银奖。 民用产品行业也显示出良好的发展势头。它已成为和平利用空间技术、复合材料、机械电子、精细化工等领域的支柱,开发了100多种产品,创造了良好的社会和经济效益。

近年来,除了国家级重点支持研究机构和项目投资外,中国民用空间商业化也在稳步发展,呈现上升趋势。 军事或商业空间项目的发展趋势和现状,以及国防和民用技术一体化的同步发展,是国力增强的直接表现。 随着国防和民用技术一体化的逐步推进,民用、商业和航空航天相关领域也在逐步开放,市场需求将继续增长。 载人航天、深空空探测、导航定位、地球观测、通信广播、[/k0/]之间的科技实验等领域的航天器已广泛应用于国民经济、国防建设、文化教育、科学研究等领域。

2018年2月2日,“枫木一号”用长征二号丁火箭在酒泉发射,这是中国第一颗私人卫星。 据了解,该国每年发射的卫星中约有70%是政府主导或军方发射的。虽然该国约有30家私营企业从事卫星相关业务,但实际上能够制造卫星的企业不到10家。 中国长城工业集团有限公司副总裁傅志恒曾经说过:“卫星曾经被称为皇冠上的明珠,但现在它已经进入了平民人口。目前,中国还没有看到商业航天公司的明确商业模式。将来,国家肯定会出台更鼓励性的政策来支持商业空间的发展。 “相关报道显示,去年全球近120家风险投资公司向商业航天公司提供了39亿美元的投资,创下纪录。 这些投资者包括软银集团的孙正义、SpaceX创始人马斯克、亚马逊创始人贝佐斯和其他商业领袖。 日前有报道称,美国国防部研发副部长迈克尔格里芬(Michael Griffin)表示,美国在高超音速武器领域的优势正在丧失,可能落后于中国和俄罗斯。

从高超声速飞行器的研发能力来看,美国研制的X51飞机以前已经被验证为乘波式高超声速飞行器,但迄今为止,还没有获得可用于实战的结果。 然而,中国研制的第一架乘波高超声速飞行器类似于弹道导弹的弹头。释放后,它还可以完成自主飞行,也可以进行大的机动。 这反映了卓越的机动性和渗透能力。在实战中,导弹防御系统可以绕过,最后落入保留区,可以准确命中目标。

目前,中国拥有多种高超音速飞行器,是世界上高超音速飞行器种类最齐全的国家之一。 另一个高超音速飞行器强国是俄罗斯。普京在2018年国情咨文中透露,俄罗斯已经开发了几种高超音速飞行器,涵盖三个层面:战略、战斗和战术。 sarmat导弹是一种200吨的弹道导弹,有多个高超音速弹头,正在测试中。 先锋导弹,一种飞行速度为20马赫的“滑翔伞”移动洲际导弹,也已经过测试。 纵观近年来国际航天工业的发展,格里芬的说法也是合理的。

然而,在国际航天事业蓬勃发展的同时,背后隐藏的一系列问题也值得航天企业关注、思考和解决。 例如,关于回收火箭碎片和垃圾,据昨天报道,搭载印度尼西亚梅拉普蒂赫通信卫星的SpaceX Falcon 9号运载火箭从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场发射了一次升降机空。 这次卫星发射首次重新使用了5型猎鹰9号火箭的第一个助推器,该火箭曾于今年5月发射,后来被回收并修复。 火箭将卫星送入预定轨道,第一个助推器成功降落在无人飞船上进行回收。

总而言之,中国、俄罗斯和美国在高超音速飞机的研究和开发方面走在世界前列。 早在2016年,国务院新闻办公室就发布了《2016中国的航天》中国重点扶持航天产业的“强大空间力量”的第一个愿景。在第19次全国代表大会报告中,秘书长习近平再次提出了“强大太空力量”的战略 随着商业空间在卫星制造、操作、发射、测控、通信、遥感和商业火箭制造领域的逐步登陆,中国的空间强国之路将会更加广阔。

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