據(jù)參與該項目的科學(xué)家稱,中國正在為高超音速軍用飛機(jī)和導(dǎo)彈開發(fā)一種獨(dú)特的激光裝置,以便使其飛得更快更遠(yuǎn)。
當(dāng)以超高音速——五倍音速或更高的速度飛行時,飛機(jī)和武器通常會遇到來自空氣的大量阻力,這可能會影響飛行安全并增加所需的燃料量。
流線型的形狀可以幫助減少這種阻力,但進(jìn)一步的改進(jìn)需要采取更積極的方法。
現(xiàn)在,航天工程大學(xué)的一個激光專家小組想出了一個強(qiáng)大的激光槍,安裝在高超音速飛機(jī)或?qū)椀念^部,瞄準(zhǔn)的不是敵人,而是正前方的稀薄空氣分子。根據(jù)研究人員的計算,該裝置可以減少70%或更多的空氣阻力。
王殿愷及其同事在本月發(fā)表在中國《激光與紅外》雜志上的一篇論文中說,這項新技術(shù)“可以改變高超音速飛行器前方的沖擊波結(jié)構(gòu),然后改變速度和壓力分布,以實(shí)現(xiàn)阻力的減少”。
“沖擊波阻力嚴(yán)重降低了飛行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。”他們補(bǔ)充說。
研究人員說,盡管一些技術(shù)問題仍然需要解決,但中國在設(shè)計武器時將利用這項技術(shù)。航天工程大學(xué)是解放軍戰(zhàn)略支援部隊的一部分,在2015年成立了。
王殿愷及其團(tuán)隊說,與其他飛機(jī)相比,帶有噴氣式激光的飛機(jī)的性能可以隨著速度的提高而成倍增加。
噴氣式激光器的想法已經(jīng)存在了幾十年,但似乎大多停留在紙面上,主要是因?yàn)榭茖W(xué)家們對它的工作原理有不同的解釋。
王殿愷及其團(tuán)隊說,由于現(xiàn)有的理論未能捕捉到復(fù)雜現(xiàn)實(shí)中的所有基本要素,全世界都沒有關(guān)于該技術(shù)成功應(yīng)用的報道。
王殿愷說,中國激光技術(shù)的發(fā)展在很大程度上仍然是保密的,但科學(xué)家使用的理論模型比其他地方更復(fù)雜。
該團(tuán)隊認(rèn)為他們的激光能量裝置將創(chuàng)造一個水滴形狀的等離子體云,該云將立即斷成兩截。
這些較小的云將以相反的方向旋轉(zhuǎn),并在高超音速武器或飛機(jī)前面產(chǎn)生一個向前移動的風(fēng)。
激光器顯然必須很小,以適應(yīng)飛機(jī)或?qū)?,但直到現(xiàn)在,激光器的尺寸一直是一個問題。
在上海,中國正在建造世界上最強(qiáng)大的激光裝置,它可以在一瞬間產(chǎn)生比世界上所有電網(wǎng)加起來還要多10000倍的能量。不過,該裝置及其配套設(shè)備需要大量的空間。
然而,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的方法來減少激光器的尺寸和重量。在7月21日英國《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中,上海的這一團(tuán)隊揭示了世界上最小的“自由電子”激光。
在過去,這種裝置超過1公里長。上海的版本據(jù)說要小100倍,但科學(xué)家們希望很快能進(jìn)一步縮小其尺寸,達(dá)到一張日常桌子的大小。
與使用晶體的傳統(tǒng)激光器不同,這個激光器采用自由飛行的電子來產(chǎn)生極其強(qiáng)大的激光脈沖。
目前還不清楚這種激光器是否會被用于高超音速或其他武器平臺,但這項技術(shù)已經(jīng)吸引了全世界的軍事關(guān)注,因?yàn)樗墓β屎皖l率可以被微調(diào)以滿足戰(zhàn)斗中不斷變化的需求。
在飛行武器上添加激光硬件可能會影響其空氣動力學(xué)性能并使其更重。然而,許多科學(xué)家認(rèn)為減少阻力的好處將超過這種影響。
中國和俄羅斯在高超音速飛行技術(shù)方面與美國展開了激烈的競賽,一些武器系統(tǒng)已經(jīng)部署。
雖然高超音速飛行技術(shù)的現(xiàn)有應(yīng)用大多限于軍事領(lǐng)域,但中國計劃在2035年之前建立一支民用高超音速飛機(jī)機(jī)隊,在一小時內(nèi)將10名乘客運(yùn)送到地球上的任何地方。
現(xiàn)已退役的英法超音速協(xié)和式飛機(jī)的最高速度約為音速的兩倍,將乘客從倫敦送到紐約的時間不到普通客機(jī)的一半。
最早激光輔助飛行的建議之一來自美國。1983年,由美國國家航空航天局資助的一項研究,由一個軍事承包商進(jìn)行,根據(jù)公開的信息,建議使用一個地面激光站,在高速飛機(jī)前面燃燒大氣層,使飛行更容易。該項目據(jù)信沒有成功。
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