比钢更牢固且隔热 美借纳米技术攻关高超音速武器

摘要:北京时间20191122关于【比钢更牢固且隔热 美借纳米技术攻关高超音速武器】的具体情况和说明,让www.scjzy.cn新闻频道的以图文形式为您慢慢道来。

11月22日报道 美国《大众机械》月刊网站11月19日发表凯尔·沟上的文章《纳米技术如何帮助美军达到5马赫》,摘编如下:

美国正大力推进高超音速武器攻关,目前至少有5个不同项目在研。纳米技术正成为其中一项关键技术,碳纳米管则有望成为在高超音速飞行时能迅速散热的坚固而轻巧的材料。

高超音速武器以惊人的速度穿越大气层,5马赫是这种武器的“速度门槛”。推动一个物体以非常快的速度在空气中穿行会带来一个问题:随着速度加快,物体穿过空气的摩擦力也会增加。

这种摩擦会产生热量。以3马赫的速度飞行时,SR-71“黑鸟”战略侦察机的蒙皮温度会达到260摄氏度。飞行速度达6马赫时,20世纪60年代的X-15火箭动力试验机需承受约650摄氏度的高温。速度达到10马赫后,高温足以“融化最坚硬的钢铁”。高超音速武器的飞行速度可能达24马赫。(航空界把飞行器高速飞行时所遭遇到的这种高温情况称之为“热障”,本网注)

资料图片:美军SR-71战略侦察机可以三倍音速飞行。(美空军官网)

资料图片:美军“猎鹰”飞行器高超音速飞行效果图。(美国防部官网)

由于航天器和核弹头重返大气层所面临的技术挑战,科学家和工程师们知道如何处理传统的空气摩擦问题。但洲际导弹的分导弹头从太空再入大气层并砸向敌人目标时,只会暴露在高温下几分钟。另一方面,高超音速武器在大气层内飞行,整个飞行过程都暴露在高温下。

“防务一号”网站上的一篇文章描述了科学家是如何利用碳纳米管解决高温问题的。佛罗里达州立大学高性能材料研究所的科学家正在研究将碳纳米管作为高超音速武器的制造材料。碳纳米管是由直径仅一纳米的碳管组成的合成材料,比钢更牢固并能隔热。研究人员发现,将碳纳米管浸泡在苯酚中可以将其散热能力提高六分之一。

这意味着,能够承受高超音速飞行的高温和压力的材料正在到来。报道认为,高超音速武器的设计者甚至可以通过使用更厚的这种涂层实现更高的速度。

【延伸阅读】美陆军将部署高超音速武器 可在数分钟内打击任一地点

10月17日报道 据合众国际社10月15日报道,美国陆军协会在其年度大会上被告知,美国陆军预计将在2023年前部署远程高超音速武器系统。

美陆军高超音速项目副主任罗伯特·斯特赖德15日对美国陆军协会大会的与会者说,正如美陆军9月所宣布的,(美陆军)将在2023年前部署一种原型武器。

斯特赖德说:“这种原型武器的助推器将和美海军(同类装备)绝对通用。事实上,海、陆军已签署一份(协议备忘录),让海军负责设计、陆军负责生产。”

斯特赖德还说,这种从机动式地面平台发射的导弹将能突破5马赫的飞行速度,高超音速武器系统将是美陆军工作的重中之重。美陆军6月宣布,计划在2020年进行原型武器测试。

报道称,高超音速导弹能够抵达地球大气层的顶层,在准备进行打击之前,它始终处于敌军防空系统和导弹防御系统防御射程之外。美陆军称,其设计将考虑精确性、速度、生存能力和机动性,能在数分钟内打击世界上任何地方。

资料图片:美陆军公开的2023年高超音速武器计划图。(美陆军官网)

资料图片:美陆军高超音速武器飞行设想图。(美陆军官网)

导弹和发射平台的设计由美陆军“快速反应能力与关键技术”办公室负责。该办公室自2018年以来一直聚焦于研发高超音速武器。

报道称,这一导弹系统由如下部分组成:一个通用高超音速滑翔体、经过改装的卡车和拖车发射平台以及现有的指挥控制系统。美军已与位于亚拉巴马州亨茨维尔的动力系统技术解决方案公司签约,进行通用高超音速滑翔体原型武器的制造。

洛克希德-马丁公司、雷神公司和波音公司也已与导弹防御局签订合同,设计一种高超音速导弹防御系统。

洛马公司负责高超音速项目的副总裁埃里克·舍夫在大会上说,实施该项目可能存在两个障碍。他说,首先是供应链。尽管目前没有关于该项目存在弱点的报告,但洛马公司正竭尽全力确保该项目零部件和人员的稳定流动。

舍夫还说,其次,美国众议院拨款委员会降低高超音速武器预算要求的决定将“对我们的计划造成毁灭性影响”。

舍夫表示,这一拨款状况继续下去将推迟“重要的采购,使交付计划面临风险,并对威慑和击败势均力敌的对手的能力产生不利影响”。

【延伸阅读】美空军试射高超音速导弹 计划于2022年具备作战能力

6月17日报道 据美国《防务新闻》网站6月13日报道称,当地时间6月12日,美国空军在位于加利福尼亚州的爱德华兹空军基地成功完成了一次高超音速导弹的试射。

美空军发布消息称,在试射中,1架B-52战略轰炸机发射了AGM-183A空射高超音速滑翔导弹。美空军试验部门搜集了有关导弹发射和爆炸的各种试验数据。美媒称,此次试射的高超音速导弹未装填战斗装药。

美空军表示,在高超音速武器开发过程中,此类发射试验必不可少。

美媒则认为,这次试验显示美军正努力“赶上”俄罗斯和中国的高超音速武器技术。

报道称,美空军在2018年8月与洛马公司签订了开发高超音速导弹的合同,AGM-183A导弹预计将在2022年具备初步作战能力。(编译/马骐騑)

高超音速导弹想象图。

【延伸阅读】斥资近60亿美元 美加速研发高超音速武器追赶俄军

8月27日报道 英国《每日快报》网站24日发表了夏兰·麦格拉思的题为《核攻击威胁:斥资60亿美元研发高超音速武器可能引发第3次世界大战》的报道,具体内容编译如下:

一份军事分析报告说,令人胆寒的高超音速武器正在“模糊”核战争与常规战争之间的界限,增大了未来爆发毁灭性战争的风险。

从事市场调研业务的英国IHS马基特公司在《简氏防务周刊》上发表的这一研究报告,凸显了俄罗斯、美国在高超音速技术上花费的天文数字。不过,尽管美国目前开销跟俄罗斯的总和一样多,但仍落后于俄罗斯。报告认为,力量对比被扭曲,因为核武器正在“萎缩”,而包括高超音速在内的常规武器正变得更加强大。

《简氏防务周刊》分析师拉胡尔·乌多希接受记者采访时说:“由于高超音速武器的飞行速度极快,有些具有机动性,它们更可能破坏国际攻防技术平衡,从而使核武器与常规武器之间的界限越来越模糊。”

“在一小时内打击世界上的几乎任何地方,意味着这些武器会影响到人们对战略稳定的看法,并可能因(常规或核武)弹头类型模糊而进一步加剧危机。”

例如,俄罗斯的“天坠”(俄称“海燕”——本网注)导弹是一种能够携带常规弹头或核弹头的核动力高超音速巡航导弹。

分析警告说,这2个大国目前都在大手笔投资高超音速技术。

资料图片:挂载“匕首”高超音速导弹的俄军米格-31K截击机。(俄罗斯国防部)

资料图片:美军B-52H轰炸机挂载AGM-183A高超音速导弹试飞。(美国国防部)

《简氏防务周刊》估计,到目前为止,美国已经为高超音速技术和武器的研发投入33亿美元以上,2020年的预算请求又追加了26亿美元。

据信,俄罗斯已经花费超过11亿美元,用于“先锋”高超音速导弹、3M22“锆石”导弹系统和“匕首”高超音速导弹项目。

然而,俄罗斯在高超音速武器上的支出预计不会大幅增加,因为“匕首”高超音速导弹——莫斯科声称射程为1920公里的可携带核弹头的空射弹道导弹——已经入役,而“锆石”和“先锋”导弹即将入役。

美国陆军部长瑞安·麦卡锡在谈到特朗普总统决定让美国退出与俄罗斯签署的里程碑式的《中导条约》时说:“特别是关于《中导条约》的范围,我们正在研究我们能首先在哪里找到机会。显然是高超音速武器,如果你在高超音速导弹上安装了弹道导弹弹头的话。”

洛克希德-马丁导弹与火控系统公司执行副总裁弗兰克·圣约翰在6月份说:“鉴于高超音速能力是国家安全的重中之重,洛克希德-马丁公司和美国空军正在加快高超音速武器系统的(技术)成熟和投入使用速度。”

乌多希说:“目前,我们看到俄罗斯以可观的资金领导着研发工作。这表明美国在某种程度上落后于前者。不过,鉴于美国现有项目的优先顺序和承诺,这种情况可能会在近期发生改变。”

上周有报道称,美国正在研发远程高超音速武器,而美国防部长马克·埃斯珀告诉福克斯新闻频道,他预计美国将在“两三年后”做好部署这种武器的准备。


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