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火箭三級推進系統
火箭三級推進系統
更新时间:2024-11-27 16:37:27

近日,在位于湖北襄陽的中國航空救生試驗基地襄北滑軌試驗場,由航空工業航宇救生裝備有限公司操作,完成了最大速度近2.3馬赫的雙軌火箭橇試驗,從而創造了我國雙軌超音速火箭橇試驗速度新記錄。科學家們将“火箭橇”視為大國重器,此次實驗标志着我國在這一領域的技術水平又向前邁進了一大步。估計很多朋友對“火箭橇”這一稱謂還不熟悉,這個速度在國際上到底處于什麼水平呢?

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)1

火箭橇與“風洞”

估計一些朋友對于“風洞”還算比較熟悉,這是用于檢測飛行器性能的一個設施,其主體部分是在相對獨立而且巨大的空間内,布設能夠産生強烈氣流的相應“發生器”以及輸送這些氣流的導流管道。當高速氣流吹到模型表面時,通過事先在模型表面安置的監測設備,可以實時對氣流狀态、飛行器空氣動力學特征以及受強烈氣流影響等情況進行全面監測,為飛行器材料、結構和飛行參數的調整、優化和改進,提高抗壓性提供充足的數據支撐。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)2

目前世界上能夠自主建造、實施高超音速“風洞”測試的國家,隻有美國、俄羅斯和我國3個國家。我國近年來正加快推進35倍超高音速試驗,而且已經成功進行了25倍音速的實驗,在世界上已經處于領先地位。

不過,雖然“風洞”設施和試驗是一種綜合檢測能力最強的地面氣動力實驗手段,但由于“風洞”不可避免地存在受封閉空間大小限制、牆壁幹擾、飛行器模型品質等因素的影響,并不能完全開展實體飛行器的性能檢測,比如大型飛機、超高音速飛行器、大型戰鬥機等,在利用“風洞”進行測試時,往往會産生數據不太準确的情況。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)3

為了彌補“風洞”的不足,就需要另外一種設施來進行實體飛行器的測試,“火箭橇”應運而生。從這個稱謂可以看出,這種設施包含着“火箭”和“橇”兩個關鍵的描述,其實設施的主要内容真的與這二者有緊密的聯系。“火箭”即是用火箭進行推進,提供加速和減速所需要的動力,而“橇”表達的是一種試驗性滑軌,飛行器在滑軌上進行運動。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)4

簡單地說,“火箭橇”實驗的主要内容,就是在專用的滑軌上,利用火箭發動機作為動力,對飛行器或者飛行器部件進行高加速、高減速氣流作用,從而獲取實體飛行器(有時也可以利用模型)相關測試數據。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)5

與“風洞”實驗相比,“火箭橇”提供的高速氣流,是源于飛行器實際的高速狀态而産生的,而非模拟産生,因此是解決飛行器實體在飛行前所面臨的高速、高加速度技術問題必需的試驗平台。“火箭橇”根據滑軌的特點,可以劃分為單軌、雙軌和三軌等,最為常見的是單軌。

我國“火箭橇”在世界上處于什麼水平?

開展“火箭橇”試驗的最終目的,既能進行高速戰機可變翼和導彈折疊翼試驗,也能推動研發高性能彈射座椅,還能進行沖壓發動機性能測試,當然還能進行一些高超音速武器的研發和測試工作,所以世界上的航空強國,都将“火箭橇”視為提升綜合能力、彰顯科技實力的“國之重器”。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)6

但是“火箭橇”的建造難度極大,特别是對軌道的精密性簡直到了“發指”的地步,作為一個成熟的“火箭橇”實驗基地來說,其軌道直線性相對精度必須要達到百萬分之一,所以軌道的長度越長,對精度的控制難度就越大。此外,“火箭橇”的建造成本非常大,建設周期也長,人力、物力和财力方面的投入成本非常高,不是一般國家能夠承受的。目前世界上隻有美俄英法中5個國家擁有“火箭橇”,也就是聯合國的“五常”。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)7

最先提出“火箭橇”設想的是德國,但這個領域内目前技術最強的還是美國。目前美國擁有多種規格滑道,試驗場所數量達到16處,占據了世界的大半壁“江山”,其中最為先進的是在美國霍洛曼空軍基地的“火箭橇”,總長度達到了16公裡,2003年最高試驗速度就達到了8.5馬赫。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)8

我國在“火箭橇”上的起步較晚,上世紀80年代末才開始在湖北襄陽建造第一條滑軌,于1987年正式建成,這是我國也是亞洲第一條“火箭橇”,其精度超過了美國的霍洛曼滑軌,但是長度隻有3.13公裡,而且能夠支撐的最高馬赫數(1.2馬赫)和測試性能,都要遠低于美國霍洛曼滑軌。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)9

随着我國航空航天技術的飛速發展,對于“火箭橇”的需求進一步加大,我國在此基礎上又将“火箭橇”的軌道長度增加到9公裡,但仍然與美國相差甚遠。

我國“火箭橇”的發展未來可期

今年年初,我國兵器工業測試研究院發布消息,我國将計劃把原來9公裡的“火箭橇”軌道再次延長,達到16公裡,其長度與美國最先進的保持一緻。

火箭三級推進系統(我國完成2.3馬赫雙軌)10

而近期我國實施的最高速度2.3馬赫的試驗,也一舉刷新了國内的新紀錄,說明我們在“火箭橇”的軌道控制、建造和實際測試上,一直在努力追趕國際先進。未來,随着我國16公裡長的“火箭橇”軌道全面建成以及相關領域技術的不斷突破,我們就可以依托更為強大的試驗設施,在高超音速飛行器設計和研發上,獲取更大的成就。

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