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DF-17這麼強力,是三代科學家60年努力的結果啊,你以為就這麼容易的嗎?

1957年,郭永懷在《現代空氣動力學問題》的報告中,指出高超聲速空氣動力學應該是中國隨後一個時期的重點研究方向。而這一倡議讓祖國在高超音速武器的研究上領先全世界,要知道美國在上世紀80年代才開始研發一系列的高超音速打擊武器,提出“高速飛行器技術整合”、“空射快速響應武器”等計劃!

,當時,受限於環境與條件,郭永懷沒有辦法立即將這想法付諸行動。但是他和錢學森極力倡導在國內開展高速、超高速空氣動力學、電磁流體力學和爆炸力學等新興學科的研究。為了將這些領域的研究鋪開,他在北京組織了高超聲速討論班,研究探討了許多前沿領域的重大課題,對中國高速飛行器的研究有著重要的指導意義。

根據著名科學家錢學森、郭永懷的構想,中國於1965年在四川組建了高速空氣動力研究機構,1968年,郭永懷在此基礎上又領導組建了中國空氣動力研究與發展中心,下設計算空氣動力學研究所、低速空氣動力學研究所、高速空氣動力學研究所、超高速空氣動力學研究所、裝置設計與測試技術研究所五大中心研究所以及吸氣式高超聲速技術研究中心。40多年來,中國空氣動力研究與發展中心建造了數十座高品質的風洞,其規模堪稱亞洲之最。

當時他讓自己的學生俞鴻儒研究激波管和激波風洞,而俞鴻儒最後沒有辜負老師重託,JF12被國際上稱為“高超巨龍”,是世界最大的激波風洞,也是國際首座可復現飛行條件的高超聲速風洞,成就了中國獨立自主研究先進空氣動力學試驗裝備的先例。復現風洞理論和技術解決了困擾高超聲速地面試驗六十年的世界難題,實現了風洞試驗狀態從流動“模擬”到“復現”的跨越,引領了國際先進風洞實驗技術的發展。

2009年的時候,激波風洞已經能夠用於開展馬赫數3~30的高超聲速流動的試驗模擬研究。如果想要研製高超聲速武器,建造高超音速風洞是必不可少的條件。因為沒有高超音速風洞復現高超音速飛行環境,那就沒有辦法對高超音速武器進行試驗。

而高超音速的另外一道難題就是材料,要知道,飛行器在以超過 5 倍聲速的速度飛行時會產生高溫,由氣動加熱顯著,其前端關鍵結構部件表面產生2000至3000攝氏度高溫,承受強表面氧化和高動壓高過載衝擊,高溫不僅引起結構熱應力,降低材料力學效能,還可能導致材料出現熔化、昇華、氧化燒蝕等破壞,傳統的金屬材料難以滿足使用要求。

由此研製高超音速飛行器的首要條件就是要具備能抵禦超高溫度的材料,不然,飛機進入大氣層空間剛剛達到5馬赫的速度,機身就開始融化,都不需要敵人動手,就涼涼。

而研製高超武器的材料僅有中國掌握,中南大學範景蓮團隊研製出“輕質難熔金屬基複合材料”,高溫強度提高5倍以上、密度降低一半,這種微納複合輕質難熔金屬基複合材料實現了難熔金屬高溫強韌、輕量化和抗燒蝕一體化設計,其高溫強度比現有超高溫難熔金屬提高5倍以上,密度降低1/2;經風洞和發動機反覆考核,材料無破壞、近零燒蝕,可實現空氣中超高溫環境下的長時間抗燒蝕、抗沖刷、抗高過載衝擊。

至於高超音速武器採用的錢學森導彈,利用火箭為動力把飛行器發射入高空,突破大氣層,然後飛行器從太空再度返回大氣層,當角度合適的時候,飛行器會如同瓦片在水面上打水漂一樣被彈起,然後再落下,通過這樣一系列的彈起——落下的運動軌跡,飛行器就能夠以高速抵達目標。這也被稱為助推-滑翔式彈道,即半彈道式再入航天器或升力體式航天器的再入彈道的基本設計思想。

“錢學森彈道”研究重點是高層稀薄大氣的流體力學問題,再用彈道理論對這些問題進行解算,過程十分複雜。該計劃後被美國陸軍認可,後發展響應德國火箭發展計劃的JPL系列火箭,從某種意義上講錢學森也可以說是美國火箭的奠基人之一。

但是目前就只有中國在高超音速武器上成功採用了錢學森彈道,超高音速導彈之所以難以攔截,一是其速度超快,防空系統壓根沒有時間來得及反應以及應對;二是其位於大氣層內飛行,機動變軌的效能更出色,無法按照既定的彈道軌道進行攔截。如果再利用錢學森彈道來“打水漂”,那麼就可以實現百分百的突防成功,命中目標,敵方反導攔截的概率無限接近於0。

如果其他國家想要成功裝備高超音速武器,那麼就需要先建造高超音速風洞,研製熱防材料,然後掌握錢學森彈道,這還不包括其他難題。可以預見,短時間內,其他國家都很難將高超音速武器實戰化。

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