拿到外星技术了?美称六代机速度将达5马赫,这么多问题怎么克服

来源:咸阳it新闻 发布时间:2019-07-11 16:53:09 作者:xydzdz 阅读量:349

F22与F35编队飞行。

在战斗机领域,美国近几十年都是业界标杆,四代机的几大型号,像F15、F16和F18不但问世早,销量大,升级改进型号的性能也丝毫不弱于欧洲推出的4++战机。在五代机领域美国更是一枝独秀,F22已经问世二十几年,F35更是成为北约国家空军的首选,相比之下,其它国家独立研发的五代机也不过只有两款。

英国六代机“暴风”模型(上图)与法德六代机FCAS模型(下图)。

但是在六代机领域,美国最近却颇有些沉寂,去年英国首先推出首款六代战机“暴风”,接着在2019巴黎航展上,德法西联合推出了第六代战机FCAS,再次轰动世界。

在五代机领域被抛到后面的欧洲国家,似乎要联合起来在六代机上发力了。人们都在好奇,作为世界第一航空大国,美国会如何应对呢?

2012年4月,美国海军正式发出F/A-XX的项目信息,用以在21世纪30年代取代美国海军目前服役的F/A-18E/F战斗机和EA-18G电子作战机。F/A-XX将能够在尼米兹级核动力航空母舰和福特级核动力航空母舰上运作,主要任务包括空战、对地/对海攻击和密接支援任务。2013年,波音公司推出了F/A-XX未来战机想象图。

事实上,美国早就开始在研发自己的六代机了,这款名为F/A-XX的战机,主要是为了取代海军的F/A-18,不过它的资料非常少。

近日,美国空军的官方媒体忽然撰文,称美国政府和空军的相关部门提供了关于未来战机的一些技术细节,其中最重要的一点,就是美国未来战机会着眼于速度,力争突破5倍音速的极限。

美军未来战机想象图。

一直以来,关于什么是六代机,以及六代机的定义,各国并没有统一的认识。五代机我们都知道其标杆有如下几条:隐形能力、超音速巡航能力、超机动性还有先进的航电系统。

六代机如果要与五代机形成代差,必须要有全方位提升,所以在速度上,大家都觉得六代机应该也是高速战机——但是却没有想到速度会高到这种程度。

因为5倍音速,正好是高超音速的门槛,它相当于每秒飞行1700米,每小时飞行6120公里。

美国爱国者导弹试射。

目前能达到这个速度的,基本都是导弹,像美国的“爱国者”导弹,最大速度也就5马赫,S400导弹在近程防御时,速度也是5马赫。

美国著名的“黑鸟”侦察机,最大速度为3.316马赫,约合每小时4062公里,速度与美国六代机相比要慢33%,而“黑鸟”的速度已经是超群拔俗,在全世界空域横行这么多年,没有一架被击落过。

如果美国六代机要达到高超音速,毫无疑问,必须要使用冲压发动机,因为普通的涡扇涡喷发动机无法提供这么高的速度。

SR-71是由美国军火工业的传奇人物凯利·约翰逊所领导的臭鼬工厂操刀设计,该单位同样也设计了U-2侦察机等知名的军机作品,SR-71使用了大量当时的先进技术,如半冲压发动机,钛合金机体,低可侦测性设计等。

而“黑鸟”侦察机使用的发动机,就是一个很好的例子。

“黑鸟”采用的J-58发动机,可以看作是冲压发动机和涡轮喷气发动机的混合类型,当它低速飞行时,喷气发动机和冲压发动机一起工作,当速度提升后,喷气发动机停止工作,飞机完全依靠冲压发动机提供动力,3.2马赫是其最佳的巡航速度。

但是要达到5马赫这样的高速,普通的冲压发动机还不够,需要上超燃冲压发动机,这种发动机和“黑鸟”使用的冲压发动机最大的区别,就是发动机进气速度。

超燃冲压发动机示意图。

“黑鸟”虽然能以3马赫速度巡航,但是发动机只能在亚音速气流下工作;而超燃冲压发动机的燃料是在超音速的气流中燃烧,工作温度更高,速度也更大。理论上超燃冲压发动机使用碳氢燃料能达到8马赫的速度,而使用液氢燃料,速度甚至能达到25马赫。

美国的X51“乘波者”高超音速飞行器就是用的超燃冲压发动机,在最后一次飞行测试时,以5.1马赫的速度飞行了3分30秒。

一架X-51A乘波者在B-52同温层堡垒轰炸机的机翼下。

不过超燃冲压发动机技术还不成熟,它的难度我们之前的文章里也都提到过,点火非常困难,因为它需要在超音速气流中点火,X51在四次试验中就点火失败了一次。

这种失败率对于飞机来说明显是不合格的,超燃冲压发动机要完全迈过点火这个门槛,才能有进一步的发展。

另外,超燃冲压发动机的工作状况十分恶劣,要解决在高温高压下长时间稳定运行,必须在材料科技上有突破。这也不是一朝一夕可以解决的问题。

六代机发动机的设计制造已经这么困难,整机的难度也不小。

还是拿“黑鸟”举例,为了高速,它基本上牺牲了可维护性,使用成本更是异常昂贵。

因为高速飞行气动摩擦导致高温,黑鸟机体会发生膨胀,会大出7.4厘米,所以一些接缝会有意被留下,这些接缝在常温状态下会让飞机漏油,在地面加油时,经常会洒一地。

同时3马赫的巡航飞行对飞机的蒙皮是毁灭性的损害,“黑鸟”起飞前要花1天时间检查,落地后立马也要检查,飞行800小时就要大修,轮胎用几次就报废。

在地面上会漏油,高空高速飞行时摩擦又会产生高温,因此SR-71采用了全新燃料,燃点高、挥发性低,保证了飞行安全。

对于一架战略侦察机来说,这样的成本还是可以忍受的,但是假如战斗机也这么麻烦,那么基本就丧失了装备部队的能力。

也就是说,美国六代机要解决高超音速下,机体过热的问题,在恶劣工况下,机身坚固皮实,具有很好的维护性,换句话说,如果要突破5倍音速,同时又能符合美国空军对战斗机的要求,那么这架六代机要用前所未有的先进材料打造。


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