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美研制极超音速侦察机:6小时内环游世界

科普小知识2021-10-10 20:54:41
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洛克希德·马丁公司的工程师们正在开发SR-72,它是标志性的“黑鸟”远程侦察机SR-71的后继者,能达到6马赫,相当于4567英里每小时(7350公里每小时)。同样的技术也可以用来制造客机。如果以这个速度飞行,从纽约飞到伦敦不到一个小时。

维珍银河公司表示,他们为太空旅行开发的宇宙飞船二号(SS2)可以改装成喷气式飞机,从伦敦飞到悉尼只需要两个小时。这种客机依靠轨道上的重力而不是引擎来达到惊人的速度。

北京时间11月28日,据国外媒体报道,飞行至少五倍音速一直是科幻小说中的梦想,但随着相关技术的不断进步,这个梦想正在实现。目前,洛克希德·马丁公司的工程师正在开发标志性的黑鸟远程侦察机SR-71的后继者SR-72,它可以达到6马赫,相当于每小时4567英里(约每小时7350公里)。如果以这个速度飞行,从纽约飞到伦敦不到一个小时。

6小时环游世界

黑鸟曾以3马赫创下飞行速度纪录。在设计上,SR-72的速度是SR-71的两倍,达到每小时4567英里。协和式飞机可以达到2马赫,只有SR-72的三分之一。SR-72被称为“乌鸫之子”。它的飞行高度可达80,000英尺(约24,000米)。它可以在6小时内环游世界,并且可以作为一种重要的战斗武器。以惊人的速度,没有武器可以击落它,没有移动的军事目标可以逃脱它的追击。

“乌鸫之子”的外层由钛晶*成,包裹着碳纤维,以抵抗高速飞行时产生的巨大摩擦热。许多科学家和航空专家不禁想知道,同样的技术是否可以用于发展民用客机,以便乘客可以在很短的时间内前往世界任何地方。多年来,飞行爱好者一直在讨论超超音速旅行,但除了一些短暂的实验,几乎没有实质性的进展。造成这一结果的主要原因是,除了面临各种技术挑战之外,开发高超音速飞机所需的资金是一个惊人的数字。

洛克希德·马丁公司宣布开发“黑鸟之子”后,航空专家们非常兴奋洛克希德·马丁公司表示,它已经克服了最大的技术障碍之一,即飞机推进系统中的所谓“推进差距”。传统的喷气涡轮发动机可以使飞机的速度达到2.5马赫。虽然超音速冲压发动机可以使飞机达到更快的速度,但它只能在飞行速度超过3.5马赫后才能发挥作用。所谓的“推力间隙”是低速和高速的区别。洛克希德·马丁公司称其发动机可以解决这个问题,并将飞机的速度从零加速到6马赫。

面临各种挑战

斯坦福大学航空工程系高级讲师、高超音速飞行专家菲利普·阿特克利夫指出:“这是一个重大进步。他们简化了事情。这项技术的出现对人类意义重大。这种飞机将使我们生活的世界变得更小。然而,这个梦想不可能一夜之间实现。许多技术和设备只能由*和企业首先开发和设计,然后由航空公司购买。”

阿特克利夫认为,如果资金到位,开发超音速客机并非不可能。然而,它至少要到2030年才能上市。毫无疑问,发展6马赫超音速客机的挑战远远超过发展喷气式战斗机大小的侦察机的挑战。超音速客机在高速穿越地球大气层时会产生可怕的高温,因此应该采取措施保护乘客免受高温。

协和式飞机速度不能超过2马赫的主要原因是,能够承受飞行产生的高温的材料在20世纪60年代还没有出现。现在,相关技术已经取得了很大的进步,使得开发像“黑鸟之子”这样的高超音速飞机成为可能。“乌鸫之子”使用了所谓的“温暖结构”,温度会上升,而不是像覆盖在航天飞机上的瓷片一样反射热量。

除了高温,飞行中产生的噪音也是一个必须考虑的问题。由于超音速飞行时产生的冲击波造成的音爆,协和式飞机不允许以超音速飞越陆地。专家说,如果一架喷气式飞机以6马赫的速度在大约30,000英尺的高度飞行,由此产生的音爆足以摧毁建筑物。

高度必须达到76,000米。

我们需要多长时间才能在空中看到一架高超音速客机?这个问题不可避免地让人们想起儿童电视连续剧《雷鸟舰队》中的情节。在一集中,国际救援队不得不面对一架高超音速客机的“火光”上的炸弹。阿特克利夫在一次采访中也提到了雷鸟舰队的这一集。他说:“这一集是在1964年拍摄的,对超音速客机的描述是真实的。在这出戏中,“火光”以6马赫的速度从伦敦飞到了东京。客机从最初的加速到最后的减速都有惊人的精确度。”

“火闪”的飞行高度为250,000英尺(76,000米),仍然在地球大气层中。阿特克利夫认为这是高超音速飞机的理想高度。这个高度可以有效地降低飞行产生的温度,因为25万英尺的大气层更薄更冷。

在加压舱内,超超音速客机的乘客将获得与普通客机略有不同的飞行体验。超音速客机需要大约23分钟加速到6马赫,这比普通客机起飞时的速度稍快。为了耐热,超超音速客机可能没有任何窗户,包括驾驶舱,飞行员只能用电脑来驾驶飞机。

安全是最重要的

对于时速接近5000英里(约8000公里)的超超音速客机,乘客最关心的是安全。协和式飞机在服役期间只有一次重大事故,但这次事故是灾难性的。事故发生在2000年,当时一架法航协和式超音速客机在巴黎的一条跑道上起飞时撞上了一片残骸。它在起飞后不久就起火并坠毁,机上109人全部遇难。阿特克利夫警告说:“不管发生什么样的失败,情况都会迅速恶化,引发一场可怕的灾难。如果飞机的蒙皮被物体刺穿,整个机身将在高速飞行中迅速坍塌和解体。”

航空专家指出,高超音速飞行是一个未知领域。在重返地球大气层的过程中,航天飞机仅在几分钟内经历了与高超音速客机相当的温度。一架高超音速客机的票价将取决于它能搭载多少乘客。载人越多,高超音速飞机投入商业运营就越可行。协和式飞机只能搭载100人,但这个数字是由于20世纪60年代的技术。专家们表示,没有理由不让高超音速飞机上的乘客数量达到300人。对于传统的喷气式客机来说,这个数字不值得一提。

就外形设计而言,高超音速客机不可能像协和式飞机那样圆。阿特克利夫表示,超超音速客机的机翼将进一步与机身整合,其形状应该“短、厚、胖”,以应对巨大的空气压力。前英国航空公司协和式首席飞行员乔克·劳多年来一再表示,高超音速飞机只是一个梦想。现在,他仍然坚持自己的观点。劳说:“我知道设计和制造协和式飞机有多难。研制任何比小型侦察机大的超超音速客机都是不可行的。

劳指出,高超音速飞机的维护也是一个可怕的问题。他说:“想象一下,航天飞机刚刚完成一个小时的飞行就又起飞了。”然而,航空业不同意劳的观点。目前,波音公司也在进行超超音速飞行的研究,称之为“现代翘曲速度”,这有点向《星际迷航》致敬的味道。维多利亚时代的人认为,如果运动速度超过每小时30英里,人体就会垮掉。如果他们知道高超音速客机的速度将达到这个速度的150倍,他们会有什么感觉?