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又是在什么情况下需要抛锚,航母杀手

来源:http://www.feipingo.com 作者:威尼斯人 时间:2019-10-04 19:27

  出品:科普中国军事科技前沿

  出品:科普中国

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  作者:兰顺正(察哈尔学会研究员)

  策划:肖春芳

水手们在给某尼米兹级核动力航空母舰上的锚上漆(图片来自:美国海军Ian A. Cotter)

  监制:光明网科普事业部

  制作:中新起乐军情观察室

  

  在5月份的全国科技活动周暨北京科技周活动主场的军民融合展会上,国产“凌云”临近空间高超声速通用试飞平台公开亮相,这意味着中国的高超声速飞行器技术又进了一步。

  监制:光明网科普事业部

  众所周知,上至航空母舰,下至各种驱逐舰都有锚。问题来了,水下的潜艇完全不惧海面上的巨浪滔天,它们可静静地悬浮于海里的某个深度下,此时,它们还有必要配有锚吗?假如有,又是在什么情况下使用?

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  图-160是前苏联为了应对美国“先进有人驾驶战略飞机计划”的B1B枪骑兵超音速战略轰炸机,于20世纪70年代开始研制的变后掠翼重型超音速战略轰炸机,是前苏联批量生产的第一种重型飞机。

  无图无真相,咱们就用图片来分别展示二战时的潜艇、现代常规潜艇以及核潜艇上的锚。

  “凌云”临近空间高超声速通用试飞平台(图片来自网络)

  1987年5月,图-160开始进入部队服役,1988年形成初始作战能力。图-160的作战方式以高空亚音速巡航、低空亚音速或高空超音速突袭为主,在高空时可发射长程巡航导弹在敌人防空网外进行攻击;担任防空压制任务时,可以发射短距离导弹。此外,图-160还可以低空突袭,用核弹头的炸弹或是发射导弹攻击重要目标。

  二战潜艇上的锚

  航空“新星”唯快不破

  2015年4月,俄罗斯国防部长绍伊古视察喀山飞机制造厂时,出人意料地提出了恢复生产图-160战略轰炸机的设想。2016年2月,俄罗斯前空天军总司令邦达列夫宣布第一架新制造的图-160M2将在2021年进行首飞,俄罗斯现有的图-160将接受改造。飞机将获得第二代NK-32发动机、新的航电设备和机载防御系统,以及射程更远、威力更大的战略导弹(由图-160M2携带)。这些新东西将使“海盗旗”的战斗力提升60%。

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  高超声速飞行器是飞行速度超过5马赫的飞机、导弹、炮弹等有翼或无翼飞行器的总称。由于蕴含巨大的军事和经济价值,所以高超声速飞行器已成为当今世界各军事大国纷纷投资的领域,成为21世纪航空航天事业发展的一个主要方向。

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图为一艘巴劳鱵级潜艇USS Bowfin(SS-287)(图片作者Max Smith)

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  美国快鹰高超音速巡航导弹(图片来自网络)

  巴劳鱵级潜艇是美国海军在二战时建造的一种潜艇,它是猫鲨级的改进型,由于设计出色(主要是便宜),美国一共建造了120艘同级舰,这让巴劳鱵级成为美国历史上建造量最大的潜艇。那么,它使用锚吗?

  高超声速飞行器大致可分为两个种类:

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  第一类为吸气式高超声速飞行器,这类飞行器依靠自身高性能动力推进系统就可实现大气层内数倍音速的飞行器。超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机是这类高超声速飞行器的关键技术。

被称为“珍珠港复仇者”USS Bowfin(SS-287)现在位于夏威夷的潜艇博物馆(图片来自expedia)

  第二类高超声速飞行器又被称为助推滑翔高超声速飞行器。目前助推滑翔高超声速飞行器大多采用技术上可行的火箭助推获得速度完成进入太空,达到最高点后下降进入大气层,进入大气层后通过气动升力效果在靠近大气层的边缘进行滑翔,最终抵达目标上空。

  

  高超声速飞行器一旦武器化,其首要特点就是一个“快”字。这类武器的飞行速度设计指标都在5马赫以上,因此能在很短的时间内抵达地球上的任何一点,迅速打击数千或上万公里外的各类军事目标。同时这类武器则可在瞬间跨越遥远的距离,使对方拦截兵器没有足够的反应时间和实施拦截的飞行速度,有利于突破对方防空火力拦截,达到出其不意的攻击效果。另外高超声速武器不但拥有精度,而且借助高速飞行获取巨大动能,通过直接碰撞杀伤目标,其产生的巨大破坏力适合打击加固和深埋目标。

  如上图,巴劳鱵级潜艇是有锚的。

  “东风—征服”名扬海外

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  这些年来中国在第二类高超声速技术领域的发展引人瞩目,如2014年1月14日由美国华盛顿自由灯塔报首先向外界披露,中国于2014年1月9日首次测试的一种高超音速滑翔载具,2014年1月15日,中国国防部证实了这一消息。

图片来自expedia

  美国军方将这项高超音速滑翔式导弹载具试验对象命名为WU-14。WU指的是中国山西省五寨导弹基地,14为该型号首试年份,既2014年,中国国内也有舆论将其称为“DF—ZF”(即“东风—征服”的首字母)。外媒称,在随后的近3年时间里,中国已对该超高声速滑翔载具进行了7次测试,其中6次被认为成功。

  

  “凌云”高超声速飞行器厉害在哪

  再来看德国的潜艇,也是有锚的。

  一直以来,中国的第一类高超声速技术显得有些默默无闻,在国际上这类飞行器知名的主要有美国的X-51、俄罗斯的“锆石”等。而本次的“凌云”可谓是帮助中国补齐了这块短板。

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位于德国海军纪念馆的U-995潜艇(图片作者Darkone)

  “凌云”头部进气道特写,从这里可以看到它采用了弹头进气布局(图片来自网络)

  

  从相关图片可以看到“凌云”高超声飞行器弹头布置有X形四进气道,所以应该是采用的超燃冲压发动机。超燃冲压发动机是指燃料在超声速气流中进行燃烧的冲压发动机。所谓冲压,就是利用飞行器飞行时的迎面气流的压力,使其进入发动机后自然压缩。当飞行速度小于5倍声速时,冲压发动机吸入的空气被压缩后,气流速度会下降到低于声速;但飞行速度再增加,压缩后的气流速度将高于声速。也就是说,燃料必须在高于声速的气流中燃烧,即所谓“超声速燃烧”。由于超燃冲压发动机可以在攀升过程中从大气里获取氧气,因此可以放弃携带氧化剂,节省重量,就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下,超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。

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  可问题在于,超燃冲压发动机的研制同样是障碍重重。首先,流过超燃冲压发动机的空气只有几毫秒的通过时间,要想在这样短的时间内完成压缩,并使燃料与空气迅速、均匀、稳定、高效地掺混、点火并燃烧,技术上十分困难,如同“在十二级大风中点燃一根火柴”。其次,超燃冲压发动机需要克服的另一大难题是材料。由于发动机工作时具有极高的热负荷,因此需要使用最高性能的耐高温复合材料。虽然有消息称“凌云”飞行器在数年前就已在社交媒体露过面,但此次官方正式公布无疑是向世人宣布中国的超燃冲压发动机技术已经趋于成熟,这为中国自己的高超声速巡航飞行器打下了坚实的基础。

  图片作者Darkone

  如上,二战时期的潜艇,它们所携带的锚非常简陋,但现在常规潜艇上的锚就不一样。

  现代常规潜艇

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这是一艘日本汐潮级柴电潜艇,退役后供展览(图片作者:Fuji-s)

  

  如上图,现代常规潜艇使用“水滴型”外观,显得非常圆润。如果其上的锚还是那样傻大黑粗就不合适了。所以,它的锚是这样的。

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关键词: 科普中国 发动机 飞行器 冲压

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