人类从未停止对速度的极致追求。曾经,莱特兄弟首次驾驭飞机升空,把人类自由翱翔天空的梦想变成现实;加加林首次乘坐飞船环绕地球飞行,揭开了人类探索宇宙奥秘的精彩序幕。
在飞机和飞船这两个飞行高度之间,还有一个20至100公里的空白区。什么样的高度,就有什么样的速度范围与之相匹配。由此,诞生了一种新的飞行器——高超声速飞行器。
惊人的速度
1946年,钱学森首次提出“高超声速”这一概念。根据他的定义,当飞行器的速度超过5马赫(即声速的5倍,约6120公里/小时)时,便可以视为高超声速飞行器。换算下来,它一秒钟的飞行距离可以超过1500米,这可是现在普通飞机速度的6倍以上!
这个速度到底有多快呢?如果想从伦敦飞到悉尼(直飞航程约1.78万公里),目前的民航客机需要19小时,而高超声速飞行器能将时间压缩到3小时以内。
依据技术原理和飞行样式的不同,高超声速飞行器可以分为助推滑翔高超声速飞行器、吸气式高超声速飞行器以及空天飞机等3种主要类型。
高超声速飞机突破了现有飞机高度和速度的限制,具有可重复使用、宽速域飞行的优势,目前正处于关键技术攻关阶段。不少业内人士认为,高超声速飞机会是未来飞行器技术发展的重要方向之一。
欧洲宇航局长期致力于高超声速飞机技术研究,其远景目标是发展一型只需2到3小时就能从欧洲飞到亚洲和大洋洲的高超声速民用飞机。
而空天飞机能像普通飞机一样在水平跑道上起飞。当它上升到30至100公里的高空后,飞行速度就可达到惊人的12到25马赫。这样的速度,足以让它直接加速进入地球轨道,转变为航天飞行器。
完成太空任务后,空天飞机又能重返大气层,像普通飞机一样在机场着陆,实现天地之间的自由往返。相较于其他类型的高超声速飞行器,空天飞机目前仍处于研究探索阶段,技术还不是很成熟。
多重技术考验
高超声速飞行器的魅力,不仅在于其惊人的速度,更在于其背后所蕴含的科技创新与突破。
动力推进技术,是让飞行器疾驰如风的“动力源泉”。在高超声速飞行器穿越云霄的征途中,动力推进技术就是打开高速大门的金钥匙。
想象一下,让一个重达数吨的飞行器在空气稀薄的高空中以数倍声速疾驰,需要多么强大的发动机提供足够的推力!
目前,超燃冲压发动机是这一领域的明星技术,它可以在大气中有效获取氧气,并且在高超声速条件下稳定燃烧。
制导与控制技术,是确保飞行器精准飞行的“智慧大脑”。而新型材料和热防护技术,则为飞行器披上“高温铠甲”,确保其能够安全穿越大气层。
实现“天涯若比邻”
一些国家将高超声速飞行器列为重点发展领域。航空运输方面,高超声速飞行器可以大幅缩短旅行时间,实现“天涯若比邻”的美好愿景。美国波音公司、欧洲宇航局等先后推出了高超声速客机的概念及相关技术方案。
英国一家公司正在研发全电及混合电力推进的高超声速民用飞机。俄罗斯则致力于开发一款全新的高超声速货运无人机,以液态氢为燃料,能以惊人的15马赫速度飞行,这意味着它几乎可以在极短时间内跨越大洲大洋,实现全球范围内快速货运。
未来,随着技术不断发展和完善,高超声速飞行器将在更多领域展现出独特的优势和价值。
据齐鲁晚报