美高超音速計劃再遭毀滅性打擊!14個月努力+3億美元打水漂了

星辰大海路上的種花家 2024-02-25 17:28:08

據美媒“Aviation Week”(航空周刊)2月14日報道,美國空軍研究實驗室(AFRL)以作戰需求不足爲由,決定結束其雄心勃勃的吸氣式高超音速“暴亂”(Mayhem Project)開發計劃。必須要提醒一下的是,這是在2022年12月份授予Leidos Inc一份價值3.34億美元巨額合同後的最新進展,這個動向表明,3.34億美元和14個月的努力已經成爲一道泡影,美空軍的高超音速飛行器計劃再遭重挫!

“暴亂計劃”:美國空軍偵察和打擊任務的高超音速無人機

近些年來美軍實施了多個高超音速計劃,在高超音速技術上持續巨額投入,屢敗屢戰、屢戰屢敗!但像“暴亂計劃”這樣只進行了14個月花了3.34億美元就准備結束則是非常罕見的,美軍必定是遭到了難以想象的困難,要不然怎麽都會試著搶救一下,現在看來是搶救都沒必要了!

“暴亂計劃”:現實中的“暗星”或者“SR-72”

“Mayhem Project”(暴亂計劃)很多網友都不熟悉,因爲對于美軍“悠久”開發曆史的各個高超音速計劃來說,這個計劃時間並不長,最早是在2020年8月通過向業界發出的信息公開請求 (RFI) 首次披露的。

2022年3月,美國空軍研究實驗室(Air Force Research Laboratory, AFRL)發出了該項目的招標要求,同年4月AFRL公開了項目要求:“暴亂計劃的重點是提供更大型的吸氣式高超音速系統,能夠通過標准化的有效載荷接口執行多項任務,從而提供重大的技術進步和未來能力。標准化的有效載荷接口將爲同一高超音速系統中的各種有效載荷集成創造多種機會。”

同年12月Leidos Inc作爲主承包商中標,合同金額3.34億美元!之所以AFRL耗巨資投入研發,是因爲三個主要軍事強國以及幾個次要強國都在開發或者已經涉及研究高超音速飛行器,迄今爲止,俄羅斯和中國一直致力于開發高超音速滑翔飛行器和高超音速巡航導彈。美軍也在努力突破這項技術,並且美軍更有興趣獲得高超音速飛行器。 Project Mayhem就是這樣一個計劃。

合同中的描述

“暴亂計劃”的優勢

Project Mayhem的目的是制造一種大型無人高超音速飛行器,至少能實現>5馬赫的飛行速度,並且要求該飛行器能挂載三種不同的有效載荷類型:“區域效應有效載荷”、“大型單一有效載荷”和“響應式”ISR 有效載荷。

美空軍研究實驗室(AFRL)表示,與高超音速導彈相比,高超飛行器的優勢是可以重複使用的,能將單次使用的成本降到很低,允許每個單位多次出動,除了提高戰備能力外可重複使用的飛機比一次性高超音速導彈更具成本效益。

“暴亂計劃”的飛行器可以說是《壯志淩雲-獨行俠》中的暗星或者是SR-72偵察機的現實版,可以說是SR-71的後續版本,對于SR-71這架偵察機大家應該都知道,這是洛克希德臭鼬工廠設計制造的超越時代的飛行器,能以極速3.35馬赫飛行,連導彈都追不上,並且這還是在60多年前的1960年代,對于全球來說,那會的美軍技術基本等同于天頂星科技,遙遙領先于全球任何國家。

SR-72的SR-71的後續機種,傳聞由美國洛克希德·馬丁所設計研發,與SR-71類似但是一種無人高超音速戰略偵察機:隱身、高超音速和高空偵察能力,用于監視、偵察和收取他國情報等的用途,計劃接替已退役的SR-71黑鳥式偵察機,但這種機型從未公開,外界並不清楚美軍是否真的裝備了這種機型。

“暴亂計劃”的發動機

能達到3.35馬赫極速的SR-71使用了第一代變循環發動機,這是一種使用了渦噴+變循環結構的動力,能在超過2.2馬赫後將第四級壓氣級的氣流引出至加力燃燒室,降低燃燒室溫度,可以持續使用加力燃燒室直達極速。

“暴亂”的極速要求超過5馬赫,顯然渦噴+變循環結構已經難以勝任,據目前公開的資料是一種TBCC組合發動機,簡單理解就是裝備了兩種發動機,渦噴+超燃沖壓發動機並聯,工作時渦噴先點燃,將發動機推進至2~3馬赫後再通過進氣道活門切換至啓動亞燃/超燃沖壓發動機,工作在亞燃模式,待速度提高後逐漸向超燃沖壓發動機轉換。

然而這種發動機有一個致命的缺點,雙模工作的沖壓發動機會遭遇一個推力陷阱,由于亞燃/超燃沖壓發動機都是使用激波壓縮氣流混合燃料進入燃燒室點燃後排出高溫燃氣獲得動力,在速度增加時激波壓縮比也會增加,會導致燃燒室狀態改變,從而導致發動機出現在類似渦噴或者渦扇發動機的“喘振”狀態,特別是在4~5馬赫,發動機從亞燃向超燃轉換時特別嚴重!

這就是所謂的“推力陷阱”,推力增加、耗油增加,但速度卻不增加的,因爲這個工作狀態不穩定,甚至可能導致熄火!而且發動機在進入超燃狀態工作後也會出現這種情況,導致超燃沖壓發動機速度增加非常困難。

爲何赫爾姆斯的TBCC發動機成功了,暴亂卻失敗了?

2022年11月17日,Hermeus展示了Chimera(奇美拉)發動機在聖母大學渦輪機械實驗室的超音速風洞中測試的視頻,這是Chimera(奇美拉)發動機從渦輪機狀態切換到沖壓發動機狀態的轉換過程,工作穩定可靠:

Chimera發動機的結構非常獨特,中間是一台GEJ85-21渦噴發動機,低速時處在渦噴發動機工作模式,與其他噴氣式發動機沒有什麽差別,但隨著進氣溫度和速度的增加將達到渦噴發動機的極限速度2馬赫,此時Chimera發動機在進氣道將會對渦噴封閉,氣流經過發動機外圍抵達尾部的沖壓發動機,此時發動機將工作在沖壓模式。

Hermeus還在該型發動機設計了一個預冷器,冷卻氣流,增加壓縮比,加大空氣流量,至少到目前爲止,這是最詳盡的TBCC測試的過程!不過各位別太驚訝,因爲Chimera發動機的沖壓依然是亞燃沖壓模式,燃燒室的氣流並未超過音速。

這就是問題所在,Chimera成功了,但成功的只是渦噴-->亞燃沖壓的切換,並沒有測試真正的超燃沖壓模式,也就是說並未實現“暴亂”飛行器所需要的超燃沖壓發動機,不過筆者也要指出下,預冷模式能壓榨出渦噴-->亞燃沖壓的最大潛力,確實有希望突破5馬赫。

不過AFRL已經決定終止該項目,想必是遭遇其他無法解決的問題,否則美軍怎麽可能會因爲“作戰需求不足”爲由終止項目呢?美軍最迫切需要的就是高超音速飛行器,無論是武器還是飛機,太迫切了!

14個月3億美元化爲泡影: 高超“全軍覆沒”!

美軍大大小小有十幾個高超音項目,當屬最被大家熟悉的有三個,分別是美空軍的ARRW和陸軍與海軍的LRHW以及空軍的高超聲速吸氣式武器HAWC(還屬于概念項目),到目前爲止ARRW和LRHW項目已經屢敗屢戰,ARRW掙紮在取消邊緣,LRHW連續三次失敗。

2022年6月,兩級助推器的LRHW在夏威夷點火後未能起飛,發射失敗;

2023 年9月7日,由于未具體說明的飛行前檢查失敗,LRHW 系統的測試發射被取消;

2023年10月26日,發射未能成功點火,再次失敗;

這是LRHW的測試情況,三連敗!

2021年4月5日,ARRW導彈助推器第一次測試,但試驗時未能在B-52的挂架上脫離;

2021年7月28日,美空軍進行ARRW的助推器第二次測試,但釋放後助推器未能成功點火;

2021年12月15日,AGM-183A導彈(助推器+彈頭)測試,導彈未能在載機上脫離,試驗失敗;

2022年5月14日,美國空軍第四次測試了AGM-183 ARRW高超音速導彈,從B-52轟炸機上發射後成功點火,之後彈頭與助推器成功分離,最終飛行速度達五倍音速,測試獲得了圓滿成功;

2023年3月13日,美國空軍第五次測試AGM-183 ARRW高超音速導彈,結果如上所示,數據鏈中斷,導彈不知所蹤,測試數據大部分可能已經丟失;

5次測試,三次失敗,一次部分失敗,只有一次完全成功,惱怒異常的美國空軍威脅要從預算將其取消,但是AARW是美軍最近實戰的裝備,所以在威脅取消後還是給了AARW在2023年的兩次試射機會,以取得更多的數據。

這倆是高超音速滑翔導彈,中俄早已裝備,其中中國裝備DF-17高超音速滑翔導彈的時間更是早至2017年,到現在7年過去了,美軍還在失敗邊緣徘徊,中國的都已經玩到DF-27了,而HAWC則還屬于概念項目。

起了個大早卻趕了個晚集:美軍高超項目相當不順

關注高超音速項目的網友一定都知道,X-43A在2004年就實現了高超音速飛行,而改進後的X-51A也2010年完成了試飛,這兩款飛行器即使放到現在也是非常炸裂的存在,十幾年過去了,美國還在搗鼓高超音速,並且還接連失敗,實在讓人有點搞不清美國到底發生了什麽!

原因可能有兩個,一個是當年的X-43A和X-51A使用了火箭發動機直接跨越了4~5倍音速的推力陷阱,這個問題對于這兩種飛行器就不存在了,所以大獲成功,目前要設計制造飛機,無法再用火箭來推進,只能使用渦噴這類渦輪基發動機,這個問題就徹底暴露了。

另一個可能則是美承包商的科研實力已經大幅下降,這點從美國實施的多個項目無法控制預算這點可見一斑,這些承包商已經從上世紀八九十年代以前的主力研發廠商變成了綁架美國科研成爲賺錢的機構,造成這個結果的關鍵就是利益。

美國在高超音速武器上已經落後中俄多年,近些年來高超武器試射不下十幾次,仍然是失敗居多,而且致命問題並非出在短板上,而是出在美國最擅長的系統整合面是上,美國高科技武器研發體系真可能出現大問題了。

1 阅读:831
评论列表
  • 2024-02-25 18:50

    三個億就想研發出劃時代的武器?還不夠軍火佬們打一場麻將啦!美國議員們想撈政績想傻了!

  • 2024-02-25 19:02

    美帝一方面阻礙了科技交流,另一方面以資本方式搞科研,造成了大量沽名釣譽之輩壟斷

  • 2024-02-25 21:08

    沒超聲速風洞是搞不好的

  • 2024-02-26 20:48

    多雇阿三,把華裔都趕走

星辰大海路上的種花家

簡介:種花家的征途在于星辰大海,偶將上下求索.........