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未來十年對軍用高超音速飛機有何期待

美國政府正在實施國防戰略,以保持其在全球權力動態中的優勢。該戰略旨在改革軍事能力並為優勢奠定持久基礎。自上世紀中葉以來,美國一直將高超音速等新興技術作為關鍵技術領域。

照片:美國太空總署|國防視覺資訊分發服務

另一方面,中國的高空高速無人機,包括無人機和氣球的空中釋放,正在進行測試。這些設計與 2022 年首次公開的 MD-22 高超音速試驗台相關。

超音速速度超過音速五倍或 MACH 5 NASA,高超音速飛機的速度大於 3000 MPH(4828 km/h)。與

超音速的
速度超過 761 英里/小時(1,225 公里/小時)的飛機所達到的速度,例如

協和式飛機

F-15 鷹
在航空史上取得了重大進展。

藝術家對 HTV-2(美國高超音速飛行器)的演繹

高超音速航空是一個前景廣闊的未來軍事領域,它利用創新技術克服引擎結構、材料和輕量化的物理障礙。該公司正在投資金屬增材製造,以創建垂直一體化運營,從而實現下一代噴氣發動機複雜零件的快速原型設計和迭代。這種垂直整合可以對產業產生更廣泛的影響。

「儘管過去這些項目的資金相對有限,但五角大廈和國會對高超音速系統的開發和近期部署表現出了越來越大的興趣,」國會研究服務中心

超高速武器

從火箭助推器發射的高超音速飛彈可以更快地重新進入大氣層並進行規避機動以克服防禦。它們可以到達數千公里,使它們能夠突破防禦。相比之下,高超音速飛機利用現有的軍用彈藥並運送有效載荷,然後返回重新裝載。儘管初始投資較高,但他們也避免在每次攻擊期間丟棄奇異的推進系統。

遊戲規則改變者或飛彈

這些武器包括洲際彈道飛彈、洲際彈道飛彈,它們在地球大氣層外以弧形飛行,並以比其他飛彈更快的速度輸送有效載荷。此外,高超音速巡航飛彈有兩種形式:一種安裝在滑翔飛行器HGV上,另一種安裝在超燃沖壓發動機上。這些導彈並不是為了可重複使用而設計的,而是僅以一種方式發射有效載荷。

超燃沖壓發動機是一種吸氣式噴射發動機,使用超音速氣流進行燃燒。它依靠高車速來壓縮進入的空氣。儘管如此,它仍然使用點火源產生的衝擊波而不是激波錐,使其能夠以極高的速度高效運行。

儘管成功記錄參差不齊,美國和中國等國家仍在開發滑翔飛行器和巡航飛彈。高超音速武器的擴散是由於戰略規劃和技術獲取之間的脫節造成的,而高超音速巡航導彈主要由於發動機限制和精度可疑而處於開發階段。俄羅斯正在開發三種武器,包括“匕首”和“齊爾孔”,旨在實現區域和戰略打擊能力,並可攜帶核彈頭。

HAWC的應用

超音速吸氣式武器概念 HAWC 計畫是國防高級研究計畫局 DARPA 和美國空軍的一項聯合倡議,旨在開發有效且經濟實惠的空射高超音速巡航飛彈的關鍵技術。該計劃側重於高效、快速且經濟實惠的飛行測試。

高超音速飛彈的 3d 插圖

照片:Esteban De Armas l Shutterstock

HAWC 計劃進行飛行演示,以提高飛行器的可行性、有效性和可負擔性。關鍵技術包括先進的高超音速飛行配置、碳氫化合物超燃沖壓發動機動力推進、熱應力管理以及經濟實惠的系統設計和製造方法。

飛機發展

高超音速軍用飛機領域正在迅速發展,但以下是一些最突出和最新的發展。這些進步標誌著軍用航空技術實現顯著飛躍,力爭在航太創新和國防實力方面佔據優勢。多項高超音速飛機措施將標誌著超高速飛機的未來。

SR-72“黑鳥之子”

SR-72
由洛克希德馬丁公司開發的「黑鳥之子」將成為標誌性 SR-71 黑鳥的高超音速繼承者,SR-71 是有史以來最快的有人駕駛飛機。該無人機預計速度將超過 6 馬赫(約 4,600 英里/小時或 7,400 公里/小時)。

洛克希德 SR-72 暗星

照片:麥克馬林 | Shutterstock

洛克希德·馬丁公司的高級開發項目在臭鼬工廠下為監視、情報和偵察而開發,負責各種飛機設計、高度機密的研究和開發項目以及奇異的飛機平台。

SR-72:「黑鳥之子」高超音速無人機預計將取得 5 項進步

為航空航天創新的新時代奠定基礎。

Stratolaunch 的 Talon-A

Stratolaunch 總部位於加州莫哈韋,是一家領先的航空航太公司,設計、製造和推出車輛和技術,以滿足各種國家的需求。

Stratolaunch Roc Talon-A

照片:克里斯蒂安特納 |平層發射

其Talon-A是一個自主的、可重複使用的測試平台,專為飛行測試而設計,使其更易於使用且價格實惠。它提供速度和機動性,允許在各種高度和飛行剖面上頻繁地以高馬赫速度飛行。該測試台還允許定制有效載荷量和儀器,以滿足任務需求。它還可以實現快速的航班週轉和經濟高效的數據收集。

混亂計劃

美國空軍的混亂計畫專注於展示一種用於打擊、情報、監視和偵察任務的空射高超音速飛行器,但由於資金問題可能會推遲其完成,因此面臨不確定性。然而,對特定項目組成部分的興趣,包括先進高速噴射發動機的研發,可能仍然存在。

混亂專案渲染

照片:AFRL |萊多斯

根據該部門的資訊請求,據信Mayhem 的目標是部署一個無人駕駛、可重複使用的高超音速無人機平台,該平台能夠執行兩種特定的任務集:打擊行動和情報、監視和偵察( ISR) 任務。

混亂計畫:關於擬議的高超音速多用途軍用飛機需要了解的 5 件事

高超音速無人機的目標是達到 10 馬赫以上的速度。

夸特馬 Mk 1

領先的航空航天和國防技術公司 Hermeus 已完成 Quarterhorse Mk 1 飛行測試活動的地面部分,標誌著 Hermeus 定制飛行甲板中所有飛行器子系統以及軟體和硬體的整合測試成功。 Hermeus 正在完成行政工作,以獲得美國空軍第 412 測試聯隊和 FAA 的飛行認證。

愛德華茲空軍基地的綜合地面測試活動僅用了 21 天就完成了,這證明了 Hermeus 在短短 204 天內設計和建造一架全新飛機的能力。正如2024 年12 月17 日宣布的那樣,地面測試最終在愛德華茲標誌性的干湖床上進行了全加力130 節的滑行測試,驗證了空氣動力學模型假設,評估了飛機的方向控制,並評估了控制面的性能。

中國的MD-19

MD-19是錢學森科技青年任務小組建造的實驗飛行器,展現了非凡的能力,包括從TB-001雙尾無人機發射。 TB-001 無人機作為航空母艦的角色增加了戰術多功能性,使 MD-19 能夠深入部署到有爭議的空域,同時保持較低的姿態,降低早期發現和攔截風險。

TB-001_UAV_releasing_MD-19_22_Hypersonic_Test_Vehicle

2024 年 12 月,進行了 9 次飛行實驗,MD-19 從另一架飛機運送到高空。 MD-19 長 8 至 11 英尺,可在飛行後獨立著陸。它的潛在作用包括偵察、反衛星任務和對船隻的神風特攻隊攻擊。

先鋒

「先鋒」是俄羅斯的一種高超音速助推滑翔飛行器,能夠攜帶核子或常規有效載荷。它的續航里程超過 6,000 公里,重量約為 2,000 公斤。它由彈道飛彈攜帶,目前為SS-19“Stiletto”(UR-100NUTTH),未來將被R-28“Sarmat”取代。俄羅斯最初計劃安裝在公路機動RS-26「Rubezh」上,但由於財政限製而選擇了基於筒倉的R-28「Sarmat」。

此外,高超音速飛行在軍事和民用應用方面具有巨大潛力,例如全球旅行和太空探索。高超音速系統面臨開發和運作高超音速飛機的高昂成本,因此難以證明投資的合理性。其他複雜的工程挑戰包括:

  1. 摩擦和空氣阻力產生的熱量需要透過輕質隔熱罩和熱保護系統進行管理。

  2. 必須使用創新材料和複合材料來承受極端環境。

  3. 系統必須克服競爭環境中的各種防禦。

  4. 以每秒一英里的速度移動的系統需要精確的機動性。

  5. 飛行期間必須保持通訊。

洛克希德馬丁公司 SR-72「暗星」高超音速間諜飛機即將量產

SR-72 Darkstar 可能很快就會投入使用,因為洛克希德馬丁似乎正在準備生產一架秘密飛機。

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