礪道智庫? 蔣華?2023-10-17 15:18?發(fā)表于北京
總部位于亞特蘭大的航空公司Hermeus正在積極開發(fā)一種可重復(fù)使用的高超音速飛機(jī)。該原型機(jī)將在未來幾個(gè)月進(jìn)行地面測試。
Hermeus的技術(shù)演示機(jī)Quarterhorse最終目標(biāo)是達(dá)到超過4馬赫的速度，并且由于該公司獨(dú)特的推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，甚至可能更高。但在這個(gè)高速平臺(tái)能夠飛行之前，它必須學(xué)會(huì)滑行。這正是該公司最近推出的Quarterhorse Mk0原型機(jī)的目標(biāo)。
一旦完成，這架非飛行飛機(jī)將為Hermeus提供開始測試遠(yuǎn)程飛行控制等機(jī)載系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，同時(shí)該公司第一架飛行原型機(jī)Quarterhorse Mk1的生產(chǎn)正在進(jìn)行中。
Quarterhorse長約40英尺，由Hermeus自己設(shè)計(jì)的渦輪聯(lián)合循環(huán)(TBCC)發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，該發(fā)動(dòng)機(jī)被稱為Chimera。顧名思義，這種吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際上可以被認(rèn)為是兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)合二為一：第一個(gè)是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，第二個(gè)是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)擅長為飛機(jī)提供從完全停止到3馬赫左右的動(dòng)力。沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在高速時(shí)接管；Chimera的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)旨在將Quarterhorse加速到超過4馬赫，甚至可能在高達(dá)95,000英尺的高度超過5馬赫。
去年11月，Hermeus在高速風(fēng)洞中成功展示了Chimera從渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)過渡到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的能力。
達(dá)到這些速度將使Hermeus的Quarterhorse成為有史以來速度最快的可重復(fù)使用噴氣式飛機(jī)，超越傳奇的SR-71 Blackbird，盡管后者已經(jīng)退役了24年，但該稱號仍保持了近60年。（曾經(jīng)有速度更快的吸氣式噴氣式飛機(jī)，例如NASA的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的X-43Waverider，但這些平臺(tái)缺乏著陸能力，因此是一次性的。）
然而，赫爾墨斯并不指望立即竊取黑鳥的頭銜。一旦Quarterhorse Mk0的地面測試完成，下一個(gè)迭代Mk1將負(fù)責(zé)以可能的亞音速進(jìn)行飛行，以更徹底地測試其機(jī)載航空電子設(shè)備、飛行控制、液壓系統(tǒng)和其他系統(tǒng)。然后，Hermeus將利用前兩架飛行器的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)開始建造Quarterhorse Mk2，它將其加力腿延伸到音障之外，開始速度低于3馬赫的超音速飛行測試。
最后，根據(jù)從滑行、亞音速和超音速飛行測試中收集到的測試數(shù)據(jù)，Quarterhorse Mk3的建造工作將開始——Hermeus表示，這款飛機(jī)的飛行速度將比SR-71更快，而SR-71公開披露的最高速度為3.2馬赫。然而，Hermeus的目標(biāo)不僅僅是打破這一記錄，而是打算將Quarterhorse Mk3的速度推向4馬赫以上。
使用Hermeus的Chimera TBCC推進(jìn)系統(tǒng)，Quarterhorse最終有可能達(dá)到超過5馬赫的速度——這通常被認(rèn)為是高超音速障礙。（從技術(shù)上講，高超音速屏障被定義為您飛過的空氣的化學(xué)成分受到相互作用影響的速度，但這往往在5馬赫左右開始發(fā)生）。
這將使這家勇敢的初創(chuàng)公司不僅擁有世界上最快的可重復(fù)使用噴氣式飛機(jī)，而且使Hermeus成為世界上第一家部署可重復(fù)使用高超音速飛機(jī)的公司。
有了Quarterhorse后，Hermeus打算轉(zhuǎn)向其軍用專用平臺(tái)Darkhorse，該平臺(tái)將由更大、更強(qiáng)大的TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，并以普惠F100渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)。F100為F-15Eagle等高性能戰(zhàn)斗機(jī)提供動(dòng)力，其推力將是Chimera當(dāng)前J85的四倍以上，從而實(shí)現(xiàn)更大的有效載荷和更快的速度。
近年來，高超音速導(dǎo)彈因其速度和機(jī)動(dòng)性的結(jié)合而能夠擾亂最先進(jìn)的防空系統(tǒng)，因此引起了廣泛關(guān)注，但這些武器令人難以置信的成本讓許多人質(zhì)疑它們是否能提供真正的防空系統(tǒng)。實(shí)戰(zhàn)價(jià)值。根據(jù)五角大樓最近的一項(xiàng)估計(jì)，每枚高超音速導(dǎo)彈的成本可能高達(dá)1.06億美元，比全新的F-35A貴約2700萬美元。
然而，像赫爾墨斯“黑馬”這樣的高超音速平臺(tái)可以像高超音速導(dǎo)彈一樣擊敗防空系統(tǒng)。現(xiàn)代防空系統(tǒng)使用先進(jìn)的傳感器來跟蹤和推斷武器的軌跡，然后在沿著預(yù)計(jì)飛行路徑更遠(yuǎn)的位置發(fā)射攔截器（另一枚導(dǎo)彈）——就像四分衛(wèi)帶領(lǐng)外接手一樣。即使稍微調(diào)整航向，高超音速武器或飛機(jī)也會(huì)使這些計(jì)算變得毫無意義，迫使系統(tǒng)重新開始該過程，并可能根本錯(cuò)過攔截的機(jī)會(huì)。
不過，雖然五角大樓評估其正在開發(fā)的一次性高超音速導(dǎo)彈的單枚成本可能超過1億美元，但Hermeus預(yù)計(jì)它可以以大約相同的價(jià)格部署自己的可重復(fù)使用高超音速飛機(jī)。換句話說，赫爾墨斯有可能將高超音速飛行帶出幾乎沒有實(shí)際用途的高價(jià)威懾武器領(lǐng)域……并將其完全置于標(biāo)準(zhǔn)日常操作領(lǐng)域。
赫爾墨斯并不是唯一參與這一努力的公司，至少還有一項(xiàng)公開披露的計(jì)劃，即在美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室的秘密范圍內(nèi)部署高超音速無人機(jī)（某種）。空軍打算使用速度更快的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，而不是像赫爾墨斯那樣將渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)與沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相結(jié)合。
從實(shí)際角度來看，聯(lián)合循環(huán)渦輪風(fēng)扇/沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪風(fēng)扇/超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式非常相似，但沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在與燃料混合并點(diǎn)燃推進(jìn)力之前將流入的空氣減慢至更易于控制的亞音速，而超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)則允許空氣進(jìn)入以超音速流過它們。因此，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的速度可能無法超過6馬赫，而超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)繼續(xù)加速到10馬赫甚至更高。
然而，所有速度的提高都伴隨著復(fù)雜性和成本的大量增加?？茖W(xué)家將超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)超音速氣流中的點(diǎn)火比作在颶風(fēng)中點(diǎn)燃火柴。盡管多年來有許多成功的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)演示，但成功地將超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用到作戰(zhàn)飛機(jī)或武器中帶來了一系列工程挑戰(zhàn)。
另一方面，沖壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)基于較舊且更成熟的技術(shù)，因此需要克服的技術(shù)障礙較少，這可能會(huì)讓Hermeus成為第一家超過5馬赫的公司。但在做到這一切之前，Quarterhorse Mk0需要證明它能夠在地面上進(jìn)行嚴(yán)格測試。
