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中国要用雷射加持 推升高超音速飞弹和军机速度航程

新闻来源: 南华早报/中时电子报 于2021-07-27 3:27:23  提示:新闻观点不代表本网立场

据《南华早报》(South China Morning Post)27日报导,当战机和武器以比音速快5倍,甚至更快的高超音速飞行时,通常会面临空气中的许多阻力,而这可能影响飞行安全,并增加需要用的燃油等。

虽然简化形状有助于减少相关阻力,但若要进一步改善,就需要更积极的作法。如今北京航天工程大学的雷射专家团队想出,将强大的雷射枪装在高超音速飞机或飞弹前端,但它们瞄准的不是敌方,而是前面的稀薄空气分子。据研究人员估计,相关装备能把空气阻力至少降低70%。

王殿恺和同僚在《激光与红外》杂志上发表的论文中说,这种新技术能改变高超音速飞行器前方的震波结构,进而改变速度和压力分布,以达到减阻的效果。他们强调,震波阻力严重降低飞行的安全与经济性。

相关研究人员说,尽管有些技术问题仍需要克服,但中方会在设计武器时加以应用。事实上,航天工程大学隶属2015年设立,负责太空与网路战的解放军战略支援部队航天系统部。

中外研究都指出,马赫数愈高愈好。而王殿恺与团队说,有减阻雷射加持,飞行器的速度能呈指数式成长。其实减阻雷射的概念已存在数十年,但大都停留在纸上谈兵阶段,主要原因在于科学家对它如何,或为何运作的方式有不同的说法。

无论如何,雷射若要装在飞机或飞弹上,显然必须要够小,但至今雷射装置的大小仍是问题。不过,如今已发现了缩小强大雷射装置尺寸和重量的新方法。中国上海研究团队7月21日在英国期刊《自然》(Nature)上发表的论文中,揭露了全世界最小的「自由电子雷射(Free Electron Laser FEL)」。

以往这类装置长超过1公里,据说上海版的尺寸要小100 倍,但科学家希望,能很快进一步缩小相关设备的尺寸,到一般桌子的大小。自由电子雷射和用晶体发出的传统雷射不同,它是利用自由飞行的电子,产生出极强大的雷射脉冲。

中国军事科学家研究激光以提高高超音速导弹和飞机的速度



中国进行高超音速试验。

中国正在开发一个独特的 激光装置 用于高超音速 军用飞机 和导弹飞得更快更远,据 科学家们 参与该项目。

在旅行时 高超音速 – 音速的五倍或以上 – 飞机和武器通常会遇到很大的空气阻力,这会影响飞行安全并增加所需的燃料量。

简化它们的形状有助于减少这种阻力,称为“阻力”,但进一步的改进需要更积极的方法。

现在,北京航天工程大学的一个激光专家团队研制出一种强大的激光枪,安装在高超音速飞机或导弹的头部,瞄准的不是敌人,而是前方的稀薄空气分子。根据研究人员的计算,该设备可以将空气阻力降低 70% 或更多。



来自高速相机的照片向科学家们透露,由激光产生的泪珠状等离子体云有助于减少高超音速飞行中的“阻力”。图:中国激光推进国家重点实验室

王殿凯及其同事在本月发表在中国《激光与红外》杂志上的一篇论文中表示,这项新技术“可以改变高超音速飞行器前方的激波结构,进而改变速度和压力分布,从而实现减阻” 。

“冲击波阻力严重降低了飞行的安全性和经济性,”他们补充道。

研究人员表示,尽管一些技术问题仍需要解决,但中国将在设计武器时使用该技术,他们所在的大学是解放军战略支援部队的一部分。中国于 2015 年成立了这支太空和网络战专用部队。

根据国内外的研究,“马赫数”(表示物体的速度与物体在其移动介质中的声速之比)越高,好处就越大。

王和团队说,与没有喷气激光器的飞机相比,配备喷气激光器的飞机的性能可以随速度呈指数级增长。

喷气激光器的想法已经存在了几十年,但似乎大多停留在纸上,主要是因为科学家们对其工作原理或原因有不同的解释。

据王和同事说,尽管解释对于常人来说很难理解,但它们仍然太简单了。他们说,由于现有理论未能捕捉到复杂现实中的所有基本要素,因此在世界范围内没有成功应用该技术的报道。

王说,中国激光技术的发展在很大程度上仍然保密,但北京科学家使用的理论模型比其他任何地方都复杂。

该团队相信他们的激光能量装置会产生一个泪珠形状的等离子云,它会立即分裂成两半。

这些较小的云会以相反的方向旋转,并在高超音速武器或飞机前面产生向前移动的风。这将通过在传入的冲击波中打一个洞来减少阻力。

激光器显然必须很小,才能安装在飞机或导弹上,但到目前为止,激光器的尺寸一直是个问题。

在上海,中国正在建造世界上最强大的激光设备,显然可以在瞬间产生比世界上所有电网总和还要多 10,000 倍的功率。但是,该设备及其配套设备需要很大的空间,并且会占满几个房间。

然而,已经发现了一种减小强大激光器尺寸和重量的新方法。在7 月 21 日发表在英国《自然》杂志上的一篇论文中,上海团队揭示了世界上最小的“自由电子”激光器。



过去,这样的设备长度超过 1 公里(0.6 英里)。据说上海版本的尺寸要小 100 倍,但科学家们希望很快将其尺寸进一步缩小到一张日常桌子的大小。

与使用晶体的传统激光器不同,这种激光器采用自由飞行的电子来产生极其强大的激光脉冲。

目前尚不清楚此类激光器是否会用于高超音速或其他武器平台,但该技术已引起全球军事关注,因为它的功率和频率可以微调以满足战斗不断变化的需求。

为飞行武器添加激光硬件可能会影响其空气动力学性能并使其更重。然而,许多科学家认为,减阻的好处将超过此类影响和相关成本,包括需要更复杂的飞行控制系统。

中国和俄罗斯在高超音速飞行技术方面与美国展开激烈竞争,一些武器系统已经部署。

尽管高超音速飞行技术的现有应用大多仅限于军事领域,但中国政府计划到 2035 年建造一支可在 1 小时内将 10 名乘客运送到地球任何地方的民用高超音速飞机机队。

现在退休的 

英法超音速飞机协和飞机

 其最高速度约为音速的两倍,将乘客从伦敦运送到纽约的时间不到普通客机的一半。

最早的激光辅助飞行提议之一来自美国。根据公开信息,1983 年,由美国宇航局资助的一项由军事承包商进行的研究提议使用地面激光站在高速飞机之前燃烧大气层,使飞行更容易。据信该项目并不成功。

网编:空问站

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