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在西北工业大学长安校区东门处,有一座勇士俯首横拖宝剑的雕像,名为“为国铸剑,隐姓埋名”,这座雕像极为深刻诠释了西工大对国防事业的贡献。

不久前,西工大再次为国铸成一柄利剑,这就是刚刚试飞成功的“飞天二号”空天飞行器。

“飞天二号”不仅实现了三种动力模式无缝切换,可以自动调整进气道姿态,解决进气效率的问题,还在“飞天一号”楔形乘波体基础上增加下返水平主翼和斜垂尾,可以说浑身上下都是“黑科技”。

西北大漠冲天而起,西工大的高超立功了,6马赫冲刺4种动力切换

(西工大团队庆祝“飞天二号”试飞成功)

创新之处

“飞天二号”的动力系统是火箭基组合循环发动机(RBCC),在全球范围内首次实现煤油/过氧化氢推进剂多模态飞行和实用化组合动力。

简单来说就是将火箭发动机与喷气式冲压发动机结合的动力系统,可以在飞行器处于不同阶段时自动切换工作模式,实现从低速、高速、高超音速乃至空天飞行的全域覆盖。

“飞天二号”的RBCC有4种模态,根据速度切换不同的动力模式。

0到2.5马赫为火箭模态,过氧化氢催化分解提供富氧燃气,解决传统冲压发动机无法零速启动的问题,优点是相比传统火箭需要的液氢、液氧燃料,过氧化氢安全性更高更易储存。

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(“飞天二号”特写,这个气动布局足够外国研究一段时间)

1.5到3马赫为引射模态,火箭废气引射空气后混合燃烧,可以提高比冲,不同的是“飞天二号”通过热力喉道调节技术优化引射效率,减少推力震荡,避免重蹈美国X-51A的覆辙。

3到6马赫系统进入亚燃冲压状态,此时由于踩在高超音速门槛,空气被自然压缩后与煤油混合燃烧,“飞天二号”以变结构进气技术自动调节进气道,适应不同速度下的空气捕获效率;

6马赫以上进入超燃冲压模态,空气以超音速进入燃烧室,为高超音速巡航提供足够动力。

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(RBCC发动机的4种模式)

严格来说这种组合动力系统并不新鲜,但“飞天二号”的不同之处在于实现了火箭-亚燃-超燃状态的自主切换,并在不同速度过渡过程中没有推力中断。

另一个核心创新技术就是变攻角自主飞行。

“飞天二号”继承了3年前试飞的“飞天一号”楔形乘波体基础构型,新设增强低速和跨音速环节控制力矩的大下反角主翼,以及兼顾超音速稳定性和隐形的斜垂尾,翼面协同来控制俯仰、滚转和偏航阻尼。

这么复杂的飞行控制必然有够先进的算法来实现飞控,这方面没有更具体的消息,只能猜测通过设置压力传感器和红外成像仪,来实时监测激波位置和热流分布,内置计算机的智能决策系统自动计算最优攻角曲线和模态切换时刻。

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(2022年7月试飞成功的“飞天一号”,可以对比下不同之处)

考虑到动力-气动耦合控制的必要性,推测RBCC发动机也设置了推力矢量辅助功能,喷流可以偏转一定角度协同气动舵面,而且在不用速度阶段,可能主要控制模式也不一样。

另外,攻角变化时进气道应该也会自动调整激波角度,防止出现喘振。

军事应用前景

尽管创新应用技术依然不少,例如材料和冷却方面,但“飞天二号”仅凭RBCC动力和变攻角自主飞行这两项,就足以改变未来战争形态了。

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(超燃发动机工作原理,当然RBCC要先进得多)

在全球快速打击场景下,“飞天二号”如果可以达到8马赫左右的巡航速度,实现1小时内打击全球任意目标并不难,自主飞行和自主弹道规划所赋予极高突防能力。

半吊子的美国爱国者和萨德很难有效拦截,标准-3也会因为宙斯盾系统限制而难以锁定,更不用说还能动态调整,对一些高价值目标如机场、港口、指挥中心而言不是一般的噩梦。

在反舰/反航母作战场景下,末端俯冲攻角达到25°以上,配合高超音速,突破舰载防空圈轻而易举。

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(美国X-51A“驭波者”)

30到100公里的飞行高度,意味着“飞天二号”可以在临近空间自由活动,续航时间应不低于6小时,完全可以实时监控美军航母战斗群动向,或搭载电子战设备干扰卫星通信,同时还可以为反舰弹道导弹提供末端制导。

同时,“飞天二号”还可以是一种空天对抗和反卫星作战平台,特别是美国的“锁眼”系列侦察卫星,有必要发展“飞天二号”或更先进的空天飞行器,在战前或战时将其快速消灭或失能。

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(“飞天二号”的衍生技术,有可能淘汰东风-17)

撬动地缘格局

如果“飞天二号”得以实用化,或衍生出其他技术路线产物,绝对可以重新构建战略威慑平衡,至少美国苦心经营和发展的反导系统将全面失效,现有的萨德和标准-3拦截成功率降低到10%以下或更低,美国不得不投入万亿级别的资金和资源开发定向能武器和高超音速拦截弹。

当然这两个方面目前美国也不占有技术优势,特别是反高超音速,美国海军甚至打算让战斗机挂上换了反导专用弹头的AIM-174来执行反高超弹任务,想象力同样乏善可陈。

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(X-37B需要先发射到太空才能部署)

实际上,美国也在发展1小时打遍全球的能力,至今神龙见首不见尾的X-37B空天飞机,刚刚复活的AGM-183A项目,还有仍在艰难前进的“暗鹰”等高超音速武器等等。

毫无疑问,至少在这个方面,随着“飞天二号”的出现,美军的劣势更加明显,至少X-37B需要先进入太空才能部署,“飞天二号”在空基甚至陆基状态下就能部署,其中成本差距显而易见。

美军之前力推的一系列战略和战术构思也将受到重大打击,岛链封锁这些就不说了,分布式作战概念眼看就要失效,整个“印太战略”濒临崩溃,连带着亚洲-太平洋地区的盟友们,也会进一步丧失对美国的信心。

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(美国SR-72也采用了TBCC发动机概念)

从更长远的角度来看,中国争取到的是太空与临近空间的未来主导权,是新时代的“地理大发现”和“圈地运动”,如果得以实现,太空优势将会立即反射到地面,中美全方位的竞争最终结果是什么,或许也会随之揭晓。

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