科学画报分享 http://blog.sciencenet.cn/u/xbyang 先后毕业于南开大学和北京大学,供职于《科学画报》

博文

空天飞机:全球即时打击武器

已有 3093 次阅读 2015-3-19 09:50 |系统分类:科普集锦| 空天飞机



  在不久的将来,会有一种神出鬼没的轰炸机在全球上空翱翔,它能以3万公里的时速和200公里的高度进行飞行,可以在很短的时间就抵达敌方的上空并进行精确打击。这种能在战争一爆发就“即时打击”敌方的飞机是多国正在发展中的空天飞机,它比普通战斗机飞得更高、更快,而比弹道更加灵活且能重复使用,将是未来战争中可与航空母舰媲美的强力杀伤性武器。


为什么要造空天飞机

  什么是空天飞机?“空”是航空,“天”是航天。也就是说,空天飞机可以担任起航空航天两大任务。虽说是两大任务,其实重点还是在“天”。空天飞机的目的地不是大气层内,而是像火箭和航天飞机一样在大气层外的太空中。既然有了火箭和航天飞机这两种航天飞行器,为什么还要发展空天飞机呢?这是因为火箭和航天飞机都具有明显的不足之处。现在具有实用性的火箭都是“一次性航天用品”,造价几百万到几千万美元的火箭用一次就报废了,十分浪费。

  为了避免火箭的浪费,美国人从1969年开始研制航天飞机,前后制造了6架航天飞机,执行了135次航天飞行。虽然航天飞机内部有火箭发动机提供动力,但是因动力不足而不能直接飞向太空,升空时得靠外挂的火箭助推器发射升空,升空后助推器会脱落。虽然航天飞机比火箭具有可回收性,但是航天飞机单次载荷小,成本却大幅上升,每架造价高达30亿美元,每次十来天的太空飞行也需要几亿美元。此外,由于航天飞机是垂直发射升空,安全问题很突出。“挑战者”号和“哥伦比亚”号航天飞机都是因发射故障而坠毁或爆炸解体。

  为了弥补火箭与航天飞机的不足,美国科学家从1986年开始提出了空天飞机的设想,就是在航天飞机的基础上更进一步。空天飞机是航空航天飞机的简称,从这个名字就可以看出它如同普通飞机和航天飞机的“混血儿”。空天飞机不仅安装了较低功率的航空发动机,也安装了较高功率的火箭发动机。这样一来,空天飞机的起飞就不会那么惊心动魄了,它可以像普通飞机那样“温和”地在普通机场的跑道上通过助跑升空。在大气层内,它可充分利用大气层中的氧,减少了氧化剂的携带量,从而减轻起飞重量,每次太空旅行的成本也随之降低。在飞到大气层边缘后,航空发动机暂停使用,火箭发动机启动,空天飞机利用自身携带的氧化剂继续飞行。


  

正在研制中的空天飞机

  近年来,包括中国、美国、英国在内的多个国家正在进行空天飞机的研制。虽然目前已经研制出来的试验机离真正实用还有很长一段距离,甚至还不能自主从地面飞到近地轨道,但是我们相信在各国科学家的努力下,一项项的空天飞行技术会不断地被突破和更新。

  2012年12月12日, X-37B空天飞机在美国一处空军基地发射成功,这是该机第三次发射。X-37B速度很快,设计速度高达25马赫,相当于每小时2.8万公里,可以在1小时内飞往世界任何地方。由于X-37B速度超快,现有最先进的军用雷达都难以对它进行监控。于美国研制X-37B的主要目的是军事用途,它被认为是未来太空战斗机的雏形。它的成功试飞表明美军“一小时全球即时作战”计划正由试验构想逐步迈向实战化应用。有关专家断言,继核武器、隐形武器之后,全球即时打击武器的出现,或将成为新一轮国际军备竞赛的新起点。

  X-37B升空后可利用自身携带的武器对敌国卫星和其他航天器采取控制、捕猎和摧毁等攻击,甚至向敌方地面目标发起攻击。尽管X-37B目前还属于低轨道航天器,其直接的太空作战能力有限,但军事专家认为,X-37B可搭载导弹、激光发射器等先进武器实施远程精确打击,其作战潜力不可低估。目前,美军的航天侦察能力主要由国家侦察局负责,但存在作战响应慢、费用昂贵等不足,因此美国国防部决定发展空天飞机以弥补美军航天侦察能力的不足。 X-37B能够搭载多种侦察设备,在高空对海陆空目标及外太空目标进行侦察,并将侦察信息实时传递给作战单位。

  在英国,空天飞机的研发已近30年,目前正在进行研制的是“云霄塔”空天飞机。按照科学家的设计,未来投入使用的“云霄塔”长达90米,翼展25.4米,起飞质量345吨。“云霄塔”同时装载了喷气式涡轮发动机和“佩刀”吸气式火箭发动机。“佩刀”具有轻便高性能的热交换机,可以提升热动力循环效率,有助于空天飞机进行高速巡航。

    由于空天飞机在大气层中以超高速飞行,导致其前方的空气被加热到1000多摄氏度。如果不对机头吸入的空气进行冷却,高热的空气可能令发动机迅速爆缸。为了克服这个难题,研究人员为“云霄塔”开发出现创新性冷却技术,能在0.01秒内将气流从1000摄氏度冷却到零下150摄氏度。原来,“云霄塔”使用了一种特殊类型的预冷热交换器,它能使大气中的氧气进入发动机之前先冷却成液氧,然后进入燃烧室和液氢燃料进行混合燃烧,以此为飞机提供巨大动力。


空天飞机是一种潜在威胁

    由于空天飞机不需要“猛烈”升空,省却了发射设施,减轻了发射重量,成本随之降低,安全性也大大提升。因此,各国军方对空天飞机的研制十分重视。如果说航空母舰是海上霸主,那么空天飞机将是未来的空中霸主。未来的战场将从部分转移到太空中,因为空天飞机可从太空发射武器摧毁敌方军用卫星和地面目标。它们还可以悄无声息地在敌方上空侦察。空天飞机飞行高度高、速度快,可以在一两小时内迅速抵达地球任何地方,被誉为未来最具威慑力的即时武器。

  目前,空天飞机在技术上还有很多难题需要攻克,20年内进入实用阶段的可能性不大。空天飞机在动力、武器系统、具体作战领域等方面仍处于基础技术的预先研究和摸索阶段,具体概念还不是甚为清晰,距离实战应用还有一段曲折的道路要走。但是,未雨绸缪,才能在未来的太空战中立于不败之地。





http://wap.sciencenet.cn/blog-41850-875528.html

上一篇:即将改善我们生活的十项重要发明
下一篇:世界十大著名科技创新园区

5 周健 金拓 戴德昌 辛晓十 杨正瓴

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2021-6-15 03:34

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部