X-43A高超音速無人機

X-43A高超音速無人機

X-43A高超音速無人機是新型無人機機身長約3.65米,體重1.2噸,樣子像個黑色的衝浪板,研製耗資2.3億美元。飛機的設計最高時速將達到音速的10倍。

機型簡介

X-43A高超音速無人機X-43A高超音速無人機

X-43A飛機屬於高超音速飛機。高超音速飛機是指超過音速至少5倍的飛機。高超音速飛機飛得快的奧秘在於其採用了衝壓式噴氣發動機。它能從稀薄大氣中獲取氧,保證推進器正常工作。而普通飛機在進入高空稀薄大氣層時必須使用自身攜帶的固態或液態,才能保證燃料的充分燃燒,以提供足夠推力。

X-43A高超音速無人機上配備的超音速衝壓噴射發動機與傳統的渦輪噴氣發動機不同,它沒有裝備燃料燃燒室空氣增壓所必須的渦輪,其壓力增加通過以較高速度飛行的飛機所產生的空氣流來實現,從而保證燃料充分燃燒,以產生足夠的推力。試驗表明,這種新型發動機基本達到了計畫要求,如果再進行改進,可望達到10000公里/小時的極速。發動機燃料為氫。

X-43A高超音速無人機飛行速度大約相當於音速的7倍,大大超過現今世界的任何飛機。現有飛機速度紀錄是時速3529公里或3.2倍音速,由美國SR-71“黑鳥”偵察機在1964年創造。此前,航天航天局於2001年進行的第一次飛行試驗以失敗告終。當時,B-52轟炸機成功發射出了運載火箭,但不久就出現了導航系統故障,地面指揮專家果斷下達了啟動自爆程式的命令,火箭殘骸和X-43A無人機樣品隨後墜入了太平洋。

研發展望

X-43A使用新型超音速衝壓噴射發動機X-43A使用新型超音速衝壓噴射發動機

美國宇航局自1996年以來一直在研究X-43的相關技術,希望新的發動機技術可以讓X-43最終創造出時速1.15萬公里的新飛行速度紀錄,由美國東岸至西岸只需飛半個小時,美國科學家稱X-43將成為“萊特兄弟首次飛行以來航空技術的最重大突破”。

有專家指出,高超音速飛機未必適用於商業用途,因為高速飛行能產生高溫、極度加速等問題將令乘客不舒服,因此這種飛機將來最大的可能是運用在軍事上。

美國之所以對極速飛機如此感興趣,一個重要的原因是美軍現在的王牌飛機———隱形戰鬥機的技術已被識破,因此將來的轟炸機,很可能要靠速度和在更高空進行轟炸才能行事。目前美軍主要靠3種轟炸機作長途攻擊,包括B-52、B-1B和B-2轟炸機。它們的速度及最遠航程均有限制,因而需要在海外部署。但如果將這種極速飛機改造成無人駕駛的轟炸機,美國只要在東西兩岸部署,便可在極短的時間內轟炸全球任何地方,省掉應變時間和在海外駐軍帶來的外交及開支問題。據報導,美國國防部準備最早在2025年為美軍裝備一種高超音速轟炸機,理論上,該機可在從美國大陸起飛後兩小時內打擊地球任何角落的目標

科學家也認為將X-43變成無人駕駛的轟炸機並不困難。目前,美國陸軍飛行及飛彈指揮室已在利用風洞測試這架飛機,以評估它可以裝配何種飛彈。這種極速戰機由於飛行得太快,任何一種飛彈都沒有能力將它擊落。事實上,美國政府最近已新制訂了“國家高超音速戰略”,與工業界聯手積極開發。這個戰略計畫由美國三軍、宇航局和防衛先進研究計畫署攜手統籌,研發所有達5倍音速的發動機、飛機、武器、發射系統等。比方說,如果有了高超音速飛彈,美軍就能更有把握地用它來截擊來犯的飛彈,而高超音速轟炸機,也可以極速劃破敵國長空執行任務,使得敵國防空系統完全無力攔截。美國空軍科學諮詢委員會指出:“高超音速技術將令美國空軍脫胎換骨成為真正的太空軍隊。”

動力系統

攜載X-43A的B-52戰略轟炸機攜載X-43A的B-52戰略轟炸機

X—43A是美國航空航天局“高速試驗機(HyperX)”計畫的一部分。該計畫總投資2.3億美元,核心內容是研製一種新型的超音速可燃衝壓式噴氣發動機。這種發動機是噴氣發動機與火箭發動機的“混血兒”,它沒有任何活動部件,在高空高速飛行時會自己從稀薄的空氣中“呼吸”氧氣,為攜帶的燃料助燃,排放物只有水。

而目前的火箭必須攜帶沉重的氧氣箱,這一方面制約了火箭的有效載荷,另一方面也使發射成本居高不下。如果超音速可燃衝壓式噴氣發動機研製成功,美國航空航天局準備把它用到新一代的航天飛行器上。火箭動力的飛機最快速度是6.7馬赫,是由美國航空航天局X—15飛機創下的。

試飛紀錄

X-43A高超音速無人機X-43A高超音速無人機

美國國家航空航天局原計畫2004年11月15日在加利福尼亞州附近的太平洋海域上空對其研製的無人駕駛X-43A極速飛機進行最後一次、也是速度最快的一次試飛行,後來推遲到16日發射。按照原定的試飛計畫,一架B-52B重型轟炸機運載一架X-43A飛機和一枚“天馬”助推火箭從加州的愛德華茲空軍基地起飛,上升至1.2萬米高空。隨後,與X-43A捆綁在一起的"飛馬"火箭點火,將X-43A推至大約2.9萬米的高空。接下來,X-43A發動機點火,以1萬公里時速獨立飛行約10秒,10分鐘後按預定程式墜入太平洋海域。

從美國宇航局初步透露的訊息看,這次試飛取得了成功,此次飛行也刷新了2004年3月另一架X-43A飛機在試飛過程中創造的時速8000公里的飛機速度世界紀錄。X-43A飛機長3.65米,翼展1.5米,採用衝壓式噴氣發動機能從高空稀薄的大氣中獲取氧,保證推進器正常工作。而普通飛機在進入稀薄大氣層時必須使用自身攜帶的固態或液態氧,才能保證燃料的充分燃燒。X-43A的研製計畫耗資2.5億美元。2001年,美國國家航空航天局曾對X-43A進行首次試驗,但飛機在空中爆炸。

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