高超音速客機

洛克希德·馬丁公司研製的SR-72隱身高超音速偵察機飛行速度達到5至6馬赫,是協和式客機速度的3倍,工程師認為高超音速技術可以用於研製下一代的客機,如果設計成功將使得跨大西洋航線變得非常便捷,只要一個小時就可以從倫敦飛到紐約,大大縮短了洲際之間的旅程。

基本介紹

  • 中文名:高超音速客機
  • 外文名:Hypersonic airliner
  • 公司:洛克希德·馬丁公司
  • 時速:29376公里
簡介,美國,澳大利亞,

簡介

洛克希德·馬丁公司研製的SR-72隱身高超音速偵察機飛行速度達到5至6馬赫,是協和式客機速度的3倍,工程師認為高超音速技術可以用於研製下一代的客機,如果設計成功將使得跨大西洋航線變得非常便捷,只要一個小時就可以從倫敦飛到紐約,大大縮短了洲際之間的旅程。可以構想一下,一位在倫敦商人要去東京參與一個晚宴,其中有著9個小時的時差,如果搭乘高超音速客機,只要兩個小時就能抵達。
長期以來大氣層內的高超音速飛行一直被認為是科幻小說的領域,飛行速度至少要達到5倍音速以上,目前速度最快的大氣層內飛行器比如SR-71可達到3馬赫的速度,超音速客機有協和式和圖-144客機,顯然SR-72的飛行速度是它們的兩至三倍左右,正是因為其非常快的飛行速度,一些飛彈甚至追不上這架飛機,更不用說攔截它了。高超音速飛行技術的一個關鍵是其材料,基於鈦合金的金屬材料才具備建造高超音速飛機,這樣就會導致其造價高昂。索爾福德大學航空工程學院高級講師菲利普博士認為高超音速客機的研製需要很長的路,但是現在需要邁出重要一步。
高超音速飛行技術中最為關鍵在於其動力系統,SR-72的動力是較為前衛的吸氣式發動機,以渦輪基組合循環動力為主,當然這並不是當前最為先進的高超音速動力系統,基於超燃衝壓動力的飛行器具有更廣的飛行空域。目前美國已經進行了大量的高超音速飛行試驗,航空專家認為倫敦到紐約的1小時航程並不是一夜之間就能實現的,需要大量的資金投入研製,而且需要技術積累,其中不僅有官方的投資,還要有私營企業的資金,然後航空公司可以購買這些超音速客機,形成一個產品生產鏈。
維珍銀河公司打造的太空船2號飛行器是第一種商業運營的亞軌道飛機,可通過火箭動力加速衝到100公里的軌道高度,然後滑翔著陸,有評論認為這個技術可以用於打造亞軌道客機,速度可以達到3至4馬赫,當然這款飛行器的動力並不是吸氣式發動機,而是火箭動力,在重複使用上要低效很多。
2000年法航空難是協和式客機的命運轉折點,這對未來高超音速客機的研製提了醒,即一個小錯誤就可能導致大災難的發生,何況客機以6馬赫的速度飛行,在如此強大的氣流作用下飛行器出現故障會導致嚴重的災難。未來20年將是高超音速技術發展的時代,2030年左右高超技術將獲得一定的進步,可能出現使用火箭動力的亞軌道洲際飛行器,可在一定程度上縮短洲際飛行的時間。

美國

據國外媒體報導,航空巨頭表示,高超音速飛機將成為航空運輸業發展的必然趨勢,美國政府正尋求多方面支持和資助,希望能走在世界前沿。在上個月舉行的一場研討會上,NASA、美國空軍、洛克希德馬丁等航空業巨頭表示,我們即將迎來空中運輸的新紀元。不過,有專家表示,要真正推廣這項技術,必須要有大幅度減少飛機產生的超音速音爆的措施,目前,許多公司正在努力研發解決這個問題的方法。據稱,高超音速飛機的飛行速度將至少達到音速的5倍,環遊世界只需要4個小時。
專家表示,高超音速飛機的研發在停滯許久後開始蓬勃發展,將先進的技術逐漸變為現實。NASA的航空項目目前正致力於研究一款試驗性飛機,項目由眾議院科學委員會成員Steve Knight領導。Knight表示,自從1967年以來,美國就沒有再研究過高超音速飛機,儘管有兩個無人駕駛超音速項目——X-51和X-43,但工作卻沒有繼續下去。不過他希望當時研究的數據仍能用於當今的研究中。
今年二月,NASA授予洛克希德馬丁公司一份設計一架試驗性飛機的契約,用以檢測減少音爆的技術。NASA最近也在研究混合機翼及其他能夠提高功率並減少環境污染。不過,來自國會和總統對預算的管控對科學家們的進一步研究產生了一定影響。專家表示,我們時間不多了。就在幾個月前,一項革命性的超高音速推進系統向地面展示推進了一大步,但大小只是最初版本的四分之一。
噴氣發動機(ReactionEngines)公司將旗下Sabre引擎大小進行了相應縮減,使其成為更適合早期套用的展示模型,包括一款模擬飛行軟體。該公司目前正在研發一款融合了噴氣式飛機和火箭技術的渦輪發動機,以達到5倍音速的目標。在接下來的研發中,科學家們將著重研究一種更小的引擎,類似F-35聯合攻擊戰鬥機(JSF)的F135引擎。
接著,研發團隊將在2020-2021年開始進行整合引擎測試,該系統還將進行海平面測試,研究者們將通過加熱氣流模擬高速氣流,隨後將在風洞裡進行測試,評估流動狀態。核心技術將在英國進行測試,意味著該公司需要建造一個帶有氫/空氣呼吸預燃室的檢測設施。

澳大利亞

據英國媒體本月26日報導,澳大利亞工程師查爾斯·邦姆巴迪亞近日公布了自己設計的超高音速概念機“對跖點”(Antipode),能夠搭載10名乘客以24倍音速超高速飛行——每小時約29376公里,也就是說,飛機能在1小時內輕鬆地飛越大半個地球,發明者表示“對跖點”可廣泛套用於商業和軍事。
據報導,與傳統飛機的升降方式不同,“對跖點”利用電磁軌道炮系統發射,而後在火箭助推器幫助下升速。目前,“對跖點”理論時速是協和超音速客機的12倍,也是邦姆巴迪亞早前另一傑作——“Skreemr”超音速概念機時速的兩倍多。
去年10月,邦姆巴迪亞對外發布10倍音速的“Skreemr”超音速概念機,吸引了世界的目光。“Skreemr”超音速概念機採用電磁軌道炮系統發射,飛機沿電磁軌道加速,再點燃液氧或煤油火箭助推器助其升空。“Skreemr”的速度超過音速的10倍,時速為12349公里。
在“Skreemr”概念機對外發布後,工程師約瑟夫·海瑟爾廷聯繫邦姆巴迪亞,建議採用空氣動力學最新系統LPM模式來實現客機進一步提速。最終,兩人研發出24倍音速概念機“對跖點”。
邦姆巴迪亞表示,“對跖點”概念機不受軌道限制,可以在任何停機坪起飛,火箭助推器也可以回收循環使用。“對跖點”概念機可用作商業或軍事用途,可將國家領導人在一小時內送到地球另一端。
邦姆巴迪亞此前在接受美國雜誌採訪時表示希望能設計出一款概念機型,能夠以最快速度完成地球同一直徑的兩個端點之間的飛行。這也是為什麼這款超高音速客機被命名為“對跖點”。
按照“對跖點”概念機的飛行速度,從紐約出發飛往倫敦只需11分鐘、飛巴黎12分鐘、飛東京和杜拜22分鐘、飛中國上海24分鐘,飛中國香港26分鐘即可到達,就算是飛往澳大利亞悉尼,也只需32分鐘可完成旅程。

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