飛行速度達到了超乎想像的9.8馬赫

美國X－43A驗證機再續(xù)高超音速神話

作者：King      點擊數(shù)：10543   

如果問兩分鐘的時間你能做些什么？相信對很多人而言，這還真是道難題。泡杯茶？不夠，抽支煙？也不夠，甚至連打個盹都不夠?？墒敲绹詈骄值目茖W家告訴你：兩分鐘，足以從北京到天津跑一個來回！這絕不是聳人聽聞，11月16日，美國宇航局的X－43A高超音速驗證機在第三次試飛中創(chuàng)造了這一奇跡。
刷新試飛紀錄
　　11月16日下午，一架經(jīng)過改裝后的B－52轟炸機搭載著X－43A驗證機從愛德華茲空軍基地起飛。兩架F－18戰(zhàn)斗機在空中擔任護航工作，它們配備了高清晰攝像機，以便地面專家及時掌握試驗情況。在飛行到1.2萬米的高空后，B－52轟炸機與“X－43A”分離，同時，捆綁在“X－43A”上的飛馬座火箭點火，將“X－43A”推至大約3萬米的高空。隨后“X－43A”打開進氣室，啟動沖壓式發(fā)動機，依靠自身動力以每小時11260千米的速度飛行了大約10秒鐘，墜入預先劃定的太平洋上的限制試驗區(qū)。
　　在大約3萬米的高空，它的飛行速度達到了超乎想像的9.8馬赫數(shù)（約3千米/每秒），刷新了今年3月“X－43A”第二次試飛時所創(chuàng)造的6.8馬赫數(shù)的吉尼斯世界紀錄。
　　“X－43A”再創(chuàng)極速神話的奧秘在于其獨特的超音速燃料沖壓式噴氣發(fā)動機。與普通民航機不同，它可以吸進空氣中的氧氣以作為一種補充動力，這樣不僅能為飛機提供無比強大的動力，而且還極大減輕了飛行燃料載荷。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(tài)或液態(tài)氧，才能保證燃料充分燃燒，以提供足夠推力。
能呼吸的發(fā)動機
　　這個動力強勁的飛天客究竟是怎么工作的呢？簡單說來，核心在于“沖壓”兩字。沖壓是迎面氣流進入發(fā)動機后減速、增壓的過程。高速氣流（氧氣包含在其中）經(jīng)擴張減速，氣壓和溫度升高后，進入燃燒室與燃料氫混合燃燒，所產(chǎn)生的熱氣體膨脹加速后由噴口急速排出，從而產(chǎn)生強大推力。這種吸氣和排氣過程同我們的呼吸相似，因此被人們稱為“能呼吸的發(fā)動機”。
　　沖壓發(fā)動機的推力與進氣速度有關(guān)，以3倍音速進氣時，在地面產(chǎn)生的靜推力可高達20萬牛頓?！?SPAN lang=EN-US>X－43A”的進氣速度約為4馬赫數(shù)，它的理論飛行速度最高可達15馬赫數(shù)。沖壓發(fā)動機構(gòu)造簡單，質(zhì)量輕、體積小，推重比大，非常適合驅(qū)動高超音速飛行器，如航天飛機、先進反艦導彈等。但沖壓發(fā)動機沒有壓氣機，不能在地面靜止情況下啟動，所以不適合作為普通飛機的動力裝置。通常需要搭載一個助推器，使飛行器獲得一定的飛行速度，然后再啟動沖壓發(fā)動機。這也就是為什么“X－43A”要搭載在B－52轟炸機上起飛的原因。
以新技術(shù)引領(lǐng)未來
　　除了動力強勁的引擎，“X－43A”的其他方面也有很多過人之處。在時速上萬千米的高速下，“X－43A”尾翼邊緣與大氣的劇烈摩擦能產(chǎn)生3600度左右的高溫，足以融化任何金屬，在它的碳－碳熱保護材料上還加上了專門的熱保護涂層。另外，地面實驗室不可能用風洞模擬出每小時上萬千米高速氣流下的物理狀況，因此本次X－43A發(fā)動機的所有設(shè)計數(shù)據(jù)都通過計算得來，這對設(shè)計師是一個巨大的挑戰(zhàn)。令人驚奇的是，他們通過數(shù)學模型計算出來的數(shù)據(jù)與實驗采集的數(shù)據(jù)的誤差只有2％。這為今后的進一步改進打下了堅實基礎(chǔ)。
　　“X－43A”飛行試驗共耗時8年，耗資2.3億美元。2001年，由于導航系統(tǒng)故障，“X－43A”進行第一次試飛時以失敗而告終。今年3月，“X－43A”進行的第二次試飛取得成功，它以將近7倍音速(約8300千米/小時)飛行了約22千米，把當時的世界紀錄提高了一倍多。11月的這次飛行是“X－43A”進行的第三次試驗，也是最后一次試驗。美國將在未來5年內(nèi)實施第二階段的試驗，飛行器代號為“X－43B”，第二階段的試驗目標是驗證飛向太空的高速發(fā)動機的性能和耐用性。
（李鑒）