《走向空天一體的新技術(shù)》④空天飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求

        科普中國-軍事科技前沿 2021-08-05 16:00:06

        空天飛機(jī)的設(shè)計(jì)和一般飛機(jī)的設(shè)計(jì),以及常規(guī)的高超音速導(dǎo)彈的設(shè)計(jì),應(yīng)該說存在著很大的差別。它要解決飛機(jī)外形的問題,動(dòng)力裝置問題,結(jié)構(gòu)材料的問題,甚至還要解決燃料的問題。

        那么先說說空天飛機(jī)它的氣動(dòng)外形的設(shè)計(jì),它和一般的高超音速飛行器不太一樣,一般的高超音速導(dǎo)彈往往只有很小的彈翼,甚至連彈翼都沒有。而空天飛機(jī)雖然它飛得很高、速度很高,甚至能夠跨大氣層飛行,但是它最終還是要返回大氣層,在機(jī)場著陸的,因此它必須要有相當(dāng)好的升力裝置,要有機(jī)翼、要有襟翼,特別是起降狀態(tài)下,要產(chǎn)生足夠的升力來保證飛機(jī)的安全起飛和降落。

        外形大致分為兩類。一類是帶翼飛行器,一類是不帶機(jī)翼的或者帶小機(jī)翼的升力體。這兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),升力體它的好處是抗高溫的效果比較好,缺點(diǎn)是產(chǎn)生升力不足,做高超音速飛行的時(shí)候沒問題,速度越高升力越大,但是在起降狀態(tài)下它的難度就比較大了,而且控制上也更復(fù)雜、更困難。那么帶翼的飛行器可以產(chǎn)生比較大的升力,尤其是在低速狀態(tài)下產(chǎn)生比較大的升力。因此無論是用邊條翼還是三角翼或者是梯形翼,都能滿足它的要求。但是這些帶翼飛行器有一個(gè)問題,抗高溫的效果要差一點(diǎn),它的機(jī)翼的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度以及相應(yīng)的材料必須采用一些抗高溫的材料來制作,甚至還要采用降溫的措施才能保證它的安全。

        無論是采用升力體的設(shè)計(jì)方案,還是采用小展弦比機(jī)翼的方案,都會(huì)帶來一個(gè)問題:升力可能不足,怎么辦?這個(gè)時(shí)候在高超音速飛行狀態(tài)下,它們可以利用另外一個(gè)升力,也就是激波升力,來輔助它做長時(shí)間的高超音速水平巡航。那么激波升力它是從哪來的呢?因?yàn)槲覀冎莱^音速飛行之后,機(jī)體表面或者彈體表面會(huì)產(chǎn)生激波,如果你設(shè)計(jì)的好,在機(jī)體的下表面或者是機(jī)翼的下表面有激波,而上面沒有激波或者是激波比較弱,它就會(huì)形成一個(gè)壓力差,那么這個(gè)壓力差就能夠產(chǎn)生比較大的激波升力,從而維持高超音速飛行器或者是空天飛機(jī),在中間層以上的高度做持續(xù)的水平飛行。

        那么外形設(shè)計(jì)是一個(gè)方面,用什么材料制造,應(yīng)該說也是非常關(guān)鍵的,這個(gè)還僅僅牽扯到機(jī)體,那么它用什么樣動(dòng)力裝置才能保證它能夠在機(jī)場水平起飛,而且又能飛到中間層,甚至穿過中間層抵達(dá)外太空。靠一種動(dòng)力裝置是沒辦法解決這個(gè)問題的,因此必須采用新概念的發(fā)動(dòng)機(jī),才有可能實(shí)現(xiàn)空天飛行。

        出品:科普中國 光明網(wǎng)

        科學(xué)顧問:傅前哨

        監(jiān)制:戰(zhàn) 釗

        制片:金 赫

        導(dǎo)演:金? 赫

        攝像:肖春芳

        關(guān)鍵詞: 空天 走向空天一體的新技術(shù) 走向 一體

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