高空高速有多高?
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在阅兵当天,最受外界关注的受阅空军装备之一便是新型高速无人机。央视的解说词中称其为“高空高速”无人机,也有媒体直接称其为无侦-8。目前,只是公开了外形和涂装。那么,该机的外形和涂装,都透露了哪些信息呢?

目前,该无人机只是公开了外形和涂装。图片来自网络。

之前官方用于“高空高速”这个词来介绍歼-8歼击机,其性能指标是最大速度超过2马赫,最大飞行高度略超过2万米。但很显然,这型高空高速无人机的最大飞行高度和速度远不止这个指标。从外形来看,该无人机采用了超大后掠角的三角翼,和长细比较大的传统流线型机身,以尽量降低高速飞行式的阻力。总体来看,其气动设计中规中矩。不像近年来涌现的高超声速飞行器使用的升力体等特殊布局方式那么激进。

它的动力系统没有进气装置,说明使用的是火箭发动机。这在世界各国无人机中是不常见的。因为一方面火箭发动机通常一次性使用。另一方面,火箭发动机需要自带氧化剂,不利于长时间的飞行。而采用吸气式发动机,则可以借助空气中的氧,只需携带燃料即可。

两个喷管下方,还有两个小型排气管,这杯认为是液体火箭发动机的涡轮泵排气管。注意该机的吊环。

TheDrive 网站刊文认为,该机使用了液体火箭发动机,是相对简单的开始循环液体火箭发动机。在两个喷管附近,分别有两个更小的排气管,而这小型排气管就是发动机涡轮泵的排气管。

使用火箭发动机,从一定程度上反应了该机的速度。如果是一款最大飞行速度2马赫级别的无人机,那么装涡轮喷气发动机就可以了,大不了开加力。开加力再费油,也比火箭发动机省。米格-25就是这么干的。显然,这种无人机的飞行速度是要比较大幅度地超过2.5马赫的。否则的话,为此专门安装一台火箭发动机,就显得得不偿失。

如果速度再高,可以使用亚燃涡轮冲压发动机。在目前中国大量装备使用冲压发动机的导弹的情况下,中国仍然为一款高速无人机配备看上去更低端的火箭发动机,大概有两个原因。第一个可能的原因是常规的冲压式喷气发动机已经很难满足该机的速度要求,而超燃冲压发动机在平台研制时期还没有进入可装机状态。亚燃冲压发动机通常可以满足飞行速度3马赫到5马赫的需求。但实际应用时,大多数使用冲压发动机的平台速度是3马赫级别的。不使用已有的冲压发动机,而选择火箭发动机,或许意味着该无人机的速度已经达到高超声速,至少接近这个速度。当然,其速度也不能太高,要和其气动布局具有最佳的匹配,以获取最好的巡航效率。对于喷气式发动机来说,喷流速度接近平台的飞行速度,经济性越高。火箭发动机也遵循这一规律。这样来说,使用容易控制燃烧速度的液体火箭发动机或许是一个比较好的选择。

美国的D-21高空高速无人机,总体布局相似,不过它使用了哥特式三角翼,或者说S型前缘三角翼。

该机采用火箭发动机的另一个可能的原因是,在研制之时,尚没有足够大的、成熟的亚燃冲压发动机可供使用,而不得不使用火箭发动机代替。从其较大的机翼来看,似乎也不是一种典型的高超声速飞行器布局。因此,关于这个高速,仍然有待进一步信息的披露。

另外很明显的一点是,该机使用了常规气动面进行控制。美国TheDrive网站的文章认为,这架飞机将在传统控制面起作用的最上层飞行,可能会在短时间内超出这个顶点。这个数字仍然很高——即使在135000英尺(4.1万米)处,3.42马赫的速度也是2500 英里/小时(约4000公里/小时)。 文章猜测,该机的最大速度介于3.5马赫和4.5马赫之间。在135000英尺处的4.5马赫速度为3285英里/小时(5287公里/小时)。即使以这种速度进行20分钟的巡航,这种无人机也可以覆盖1100英里的距离。

另外,该机背有明显的吊环。当然,这不会用来把它吊装到卡车上的。外界由此广泛认为该机有可能使用大型飞机外挂的方式发射。通过空中平台发射,这也有助于减少无人机自身的燃料消耗,增大其航程。当年美国发展空中发射的D-21无人机也是这个考虑。而且,中国也有利用运-8发射无人机的技术储备,采用空中发射的方式优势明显。

该机采用的黑色涂装和U-2、SR-71黑鸟的涂装相似。当然美国的B-2和F-117都采用了类似的黑色涂装。那是不是说该机隐身呢?大概率不是,因为从气动外形上看,该机没有进行隐身设计的元素。B-2和F-117采用黑色涂装主要是考虑他们通常在夜间使用,这种颜色的涂装可以有利于夜间目视隐身。

D-21后来改用B-52轰炸机空中发射,需要增加大型火箭助推器。

无人机侦察机没有必要专门在夜间出动,恰恰相反,夜间出动不利于进行光学照相侦察(如果有的话)。这种涂装的主要考虑仍然是在其飞行高度层的目视隐身效果,这一点和U-2、SR-72“黑鸟”的黑色涂装的原理是一致的。“黑鸟”的主要飞行高度在3万米以上的平流层中部,U-2的飞行高度稍低一些,但也在2万米以上。这时候天空的颜色已经趋向黑色。相比之下,在1万米左右的平流层,天空的颜色为暗灰色,所以在这里飞行的飞机,例如B-52、C-5、KC-10加油机都采用深灰色涂装。活动在高度更低的对流层的飞机,例如各种战斗机的空优涂装,则通常以浅灰色为主。

对于高空高速无人机,2万米的飞行高度是远远不够的。一方面,从降低阻力的角度考虑,再高一些,阻力会更低。如果从免遭敌方防空系统拦截的角度来看,至少应该高于3万米。

D-21火箭助推器的体积相当大,看上去和这次阅兵中出现的高空高速无人机不相上下。

目前,大多数防空导弹的有效射高都在3万米以下。不是说导弹飞不了那么高,而是在那么高的空中,空气稀薄,不利于导弹气动舵的控制。防空导弹即便能飞到这个高度,其机动性也会对大幅度下降,难以应对飞机的机动。实际上,SR-71当年能躲过那么多导弹的追杀,除了不断渲染的速度以外,高度也是一个重要原因。U-2最初也是靠着飞行高度,躲过了一波波拦截。所以据说苏联防空军还要烦劳克格勃给U-2的高度表做文章,让它下降高度,才能用萨姆-2将其击落。这段历史不知道真假,但是出口到中国的萨姆-2的拦截高度足以覆盖U-2的航线了。

TheDrive网站的文章认为,如果依靠传统的空气动力舵面,它可能仅限于在大约140000英尺(约4.3万米)以下飞行。通过改变发动机推力方向,可以在短时间内跃升。

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