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2023年度国外高超声速飞行器技术发展综述(中)

2024-03-05 09:48 作者: 潘锐 来源: 空天防务观察 54281 次阅读

(三)着重发展高超声速飞行试验技术

美国识别到高超声速试验能力无法满足现有需求,多个部门推动试验设施建设,并将发展飞行试验设施作为推动高超声速技术成熟转化的重要手段。

3月,DIU于启动“高超声速与高节奏机载试验能力”(HyCAT)计划,旨在吸引商业和非传统领域合作伙伴,开发一套现代化、低成本、高频次、双用途的高超声速测试平台原型。暂定2024年底开展首次飞行试验,由首批承包商澳大利亚高超声速技术公司(Hypersonix)与美国火箭实验室公司携手实施。5月,DIU推进HyCAT2计划,重点是将先进的导航和通信等有效载荷、制造技术和低成本材料等集成到测试平台中。11月,HyCAT计划中增加赫尔墨斯和创新公司,将依托两家公司在动力技术方面的积累,探索水平起降高超声速飞机和空射型高超声速平台在飞行试验中的可行性。

5月,在美空军资助下,平流层系统发射公司完成了双机身载机“大鹏”和高超声速飞行器“禽爪-A”(Talon-A)首架试验飞行器(TA-0)的分离试验,验证了飞行器与挂架的安全分离、数据收集和遥测通信能力,为后续高超声速动力飞行奠定了基础。9月和10月,该公司先后获得美空军试验中心和美空军研究实验室(AFRL)合同,将推动可重复使用试验飞行器(TA-2、TA-3)的飞行试验工作。11月至12月,TA-1先后完成滑行试验和系留试验,成功验证了飞行环境下液体火箭发动机的性能,为后续TA-1型飞行器的动力飞行测试奠定基础。

6月与11月,美海军“多用途先进能力高超声速试验台”(MACH-TB)先后两次亚轨道火箭运载的试验,试验收集的高超声速飞行数据将用于发展海军常规快速打击高超声速导弹和导弹防御局的高超声速防御能力。

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(四)多措并举构建高超声速防御体系

随着竞争对手高超声速武器迅速发展、列装和实战,美军高度重视高超声速防御挑战,通过完善预警探测系统、研制拦截武器等方式,逐步构建高超声速防御体系。

天基持久探测是美实现高超声速预警的主要方式,陆基探测能力也在不断升级。3月,美空军部太空发展局(SDA)授予雷神公司合同,以研制配备宽视场传感器的导弹跟踪卫星,将从太空探测和跟踪高超声速武器。5月,诺格公司完成了美太空军“下一代极地高空持续性红外”项目的初步设计审查,将通过两颗在高椭圆轨道上运行的卫星识别来袭威胁的红外热信号并传送到地面,旨在探测和跟踪北半球的弹道导弹和高超声速导弹。6月,L3Harris公司开始为美太空军设计传感器有效载荷,将用于中地轨道卫星导弹预警和跟踪系统项目中。10月,雷神公司开始测试为美国陆军研制的“低层防空导弹防御传感器”(LTAMDS)雷达,将探测包括高超声速武器在内的多种威胁,旨在取代“爱国者”地对空导弹系统的老式雷达。

美军正在重点研发滑翔段的反高超声速拦截弹,重点项目包括导弹防御局“滑翔段拦截弹”(GPI)和DARPA“滑翔破坏者”(Glide Breaker)项目。3月,导弹防御局的“滑翔段拦截弹”(GPI)项目进入技术开发阶段,将采用海基发射方式,依托“宙斯盾”防御系统,在大气层内实施硬杀伤。8月,美国与日本达成协议,将联合开展GPI合作研究。11月,导弹防御局正式分别授予诺格和雷神公司竞争性研发合同,启动研发工作。9月,波音获得“滑翔破坏者”第二阶段项目合同,将重点开展地面风洞和飞行测试,以研究自身气流和对方高超声速喷气流的相互干涉所产生的稠密大气效应和维持杀伤拦截器控制的方法。

(五)继续深化高超声速基础技术领域研究

动力方面,除常规高超声速动力选择外,美国还在探索多种新动力概念。6月,Specter航宇公司提出等离子体助燃高超声速导弹概念,采用高马赫数涡轮发动机和使用等离子体助燃的双模冲压发动机组成的涡轮基组合循环动力系统,将缩小尺寸,增加航程,以适配隐身战斗机内埋舱。9月,中佛罗里达大学开展可变形高超声速发动机研究,可在飞行过程中改变其几何结构,最大限度地提高功率、推力和航程。

试验技术方面,美国普渡大学在6月启用新的高超声速试验设施,用以支持美国防部的高速飞行器的研究和测试工作。该设施包括:一个8马赫的风洞,用以模拟高超声速飞行并提供精确的系统性能数据;一个高超声速脉冲风洞,使用高温气流的冲击波模拟5马赫到40马赫的飞行场景。

材料方面,6月,美海军启动“高超声速飞行器航空结构替代品联合加速”(Jahvaa)计划,为高超声速飞行器热防护系统开发新型碳-碳材料,以90%热性能代价实现制造成本与周期的大幅降低。7月,美国国防部LIFT研究所推进“高超声速飞行器材料”第二阶段,在金属和陶瓷材料等高温和高超声速应用组件的制造工艺研究基础上,继续开展反应熔体渗透生产的陶瓷基复合材料研究。8月,Spirit公司与美国橡树岭国家实验室合作开发高超声速飞行新型材料,寻求开发能够承受2760℃的新材料,以支持高超声速和太空飞行。9月,美空军研究实验室投资洛克希尔3D系统公司,开发用于大尺寸高超声速飞行器的增材制造技术。

传感器方面,6月,GE航空公司开展超过800℃的超高温碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电子器件演示验证,显示了在高超声速飞行、极端工作环境中的应用潜力。7月,美国DARPA启发布高工作温度传感器(HOTS)计划,旨在开发一种可在800℃或更高温度下工作的高带宽高动态范围传感技术。8月,美国NASA正在开发高超声速技术项目所用的先进高温应变传感器。

初审:孙世奇

复审:成自来

终审:陈光中

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