航空指飛行器在地球大氣層內(nèi)的航行活動,航天指飛行器在大氣層外宇宙空間的航行活動。航空航天大大改變了交通運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。1
經(jīng)過近百年來的快速發(fā)展,航空航天已經(jīng)成為21世紀最活躍和最有影響的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,該領(lǐng)域取得的重大成就標(biāo)志著人類文明的高度發(fā)展,也表征著一個國家科學(xué)技術(shù)的先進水平。1
發(fā)展歷史人類在征服大自然的漫長歲月中,早就產(chǎn)生了翱翔天空、遨游宇宙的愿望。在生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)水平都很低下的時代,這種愿望只能停留在幻想的階段。雖然人類很早就做過種種飛行的探索和嘗試,但實現(xiàn)這一愿望還是從18世紀的熱空氣氣球升空開始的。1
自從20世紀初第一架帶動力的、可操縱的飛機完成了短暫的飛行之后,人類在大氣層中飛行的古老夢想才真正成為現(xiàn)實。經(jīng)過許多杰出人物的艱苦努力,航空科學(xué)技術(shù)得到迅速發(fā)展,飛機性能不斷提高。人類逐漸取得了在大氣層內(nèi)活動的自由,也增強了飛出大氣層的信心。1
到了50年代中期,在火箭、電子、自動控制等科學(xué)技術(shù)有了顯著進展的基礎(chǔ)上,第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功,開創(chuàng)了人類航天開始成為人類活動的新疆域。1
航空航天事業(yè)的發(fā)展是20世紀科學(xué)技術(shù)飛躍進步,社會生產(chǎn)突飛猛進的結(jié)果。航空航天的成果集中了科學(xué)技術(shù)的眾多新成就。迄今為止的航空航天活動,雖然還只是人類離開地球這個搖籃的最初幾步,但它的作用已遠遠超出科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,對政治、經(jīng)濟、軍事以至人類社會生活都產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響。1
基本概念航空航空是指載人或不載人的飛行器在地球大氣層中的航行活動。航空必須具備空氣介質(zhì)和克服航空器自身重力的升力,大部分航空器還要有產(chǎn)生相對于空氣運動所需的動力。1
翱翔天空是人類很久以來的夢想,但直到18世紀后期熱氣球在歐洲成功升空,這一愿望才得以實現(xiàn)。20世紀初期飛機的出現(xiàn),開創(chuàng)了現(xiàn)代航空的新篇章??諝鈩恿W(xué)是航空技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ),航空技術(shù)的每一項成就都離不開空氣動力學(xué)的進展。1
航空按其使用方向有軍用航空和民用航空之分。1
軍用航空泛指用于軍事目的的一切航空活動,主要包括作戰(zhàn)、偵察、運輸、警戒、訓(xùn)練和聯(lián)絡(luò)救生等。在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭中,奪取制空權(quán)是取得戰(zhàn)爭勝利的重要手段,也是軍用航空的主要活動。軍用航空話動主要由軍用飛機來完成,軍用飛機可分為作戰(zhàn)飛機和作戰(zhàn)支援飛機兩大類。典型的作戰(zhàn)飛機有戰(zhàn)斗機(又稱殲擊機)、攻擊機(又稱強擊機)、戰(zhàn)斗轟炸機、反潛機、戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略轟炸機等。作戰(zhàn)支援飛機包括軍用運輸機、預(yù)警指揮機、電子戰(zhàn)飛機、空中加油機、偵察機、通訊聯(lián)絡(luò)機和軍用教練機等。除固定翼飛機外,直升機在對地攻擊、偵察、運輸、通信聯(lián)絡(luò)、搜索救援以及反潛等方面也發(fā)揮著巨大的作用,已成為現(xiàn)代軍隊,特別是陸軍的重要武器裝備。1
民用航空泛指利用各類航空器為國民經(jīng)濟服務(wù)的非軍事性飛行活動。根據(jù)不同的飛行目的,民用航空分為商業(yè)航空和通用航空兩大類。商業(yè)航空指在國內(nèi)和國際航線上的商業(yè)性客、貨(郵)運輸;這類運輸服務(wù)主要由國內(nèi)和國際干線客機、貨機或客貨兩用機以及國內(nèi)支線運輸機完成。通用航空指用于公務(wù)、工業(yè)、農(nóng)林牧副漁業(yè)、地質(zhì)勘探、遙感遙測、公安、氣象、環(huán)保、救護、通勤、體育和觀光游覽等方面的飛行活動;通用飛機主要有公務(wù)機、農(nóng)業(yè)祝、林業(yè)機、輕型多用途飛機、巡邏救護機、體育運動機和私人飛機等。直升機在近海石油勘探、海防緊急救援、短途交通運輸和空中起吊作業(yè)中也發(fā)揮著獨特的作用。1
航天航天是指載人或不載人的航天器在地球大氣層之外的航行活動,又稱空間飛行或宇宙航行。航天的實現(xiàn)必須使航天器克服或擺脫地球的引力,如想飛出太陽系,還要擺脫太陽引力。從地球表面發(fā)射的飛行器,環(huán)繞地球,脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度,分別稱為第一、第二和第三宇宙速度.是航天所需的三個特征速度。我國著名科學(xué)家錢學(xué)森認為人類飛行活動可以分為三個階段,即航空、航天和航宇。他認為航空是在大氣層中活動。航天是飛出地球大氣層在太陽系內(nèi)活動,而航宇則是飛出太陽系到廣裹無根的宇宙中去航行。1
遨游宇宙是人類在征服自然的過程中產(chǎn)生的愿望。20世紀40年代初期,大型液體火箭的成功發(fā)射奠定了現(xiàn)代航天技術(shù)的基礎(chǔ)。約二十年后,蘇聯(lián)航天員加加林乘“東方”1號飛船進入太空.人類終于實現(xiàn)了邀游太空的偉大理想?;鸺七M技術(shù)是航天技術(shù)的核心。航天實際上也有軍用和民用之分,但世界各國在宣傳自己的航天工業(yè)時都主要強調(diào)其商業(yè)或民用潛力。1
占領(lǐng)和控制近地宇宙空間已經(jīng)成為西方軍事大國爭奪軍事優(yōu)勢的新焦點。在美國、俄羅斯等國已發(fā)射的航天器中,具有軍事用途的超過70%。用于軍事目的的航天器可分為三類:軍用衛(wèi)星系統(tǒng)、反衛(wèi)星系統(tǒng)和軍事載人航天系統(tǒng)。軍用衛(wèi)星主要分通訊衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星和偵察(間諜)衛(wèi)星三種。反衛(wèi)星系統(tǒng)包括反衛(wèi)星衛(wèi)星、定向能武器和動能武器。激光武器、粒子束武器和射頻武器等屑于定向能武器,動能導(dǎo)彈、電磁飽和電熱彈等屑于動能武器的范疇。軍事載人航天系統(tǒng)分為空間站、飛船和航天飛機、空天飛機等,空間站可用作空間偵察與監(jiān)視平臺、空間武器試驗基地、天基國家指揮所、未來天軍作戰(zhàn)基地等。20世紀80年代美國提出的所謂“星球大戰(zhàn)”計劃就是以水久性載人空間站為空間基地而部署的。1
航天的民用潛力也是非常巨大的??臻g物理探測、空間天文探剽、衛(wèi)星氣象觀測、衛(wèi)星海洋觀測、衛(wèi)星廣播通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航、遙感考古、太空旅游和地外生命探索等都是航天的重要應(yīng)用領(lǐng)域;微重力環(huán)境下完成的各種化學(xué)、物理和生物實驗成果是航天為人類文明與進步所做的直接貢獻。1
航空與航天的聯(lián)系航天不同于航空,航天器是在極高的真空宇宙空間以類似于自然天體的運動規(guī)律飛行。但航天器的發(fā)射和回收都要經(jīng)過大氣層,這就使航空航天之間產(chǎn)生了必然的聯(lián)系。尤其是水平降落的航天飛機和研究中的水平起降的空天飛機。它們的起飛和著陸過程和飛機非常相似,兼有航空與航天的特點。航空航天一詞,既蘊藏了進行航空航天活動必需的科學(xué),又包含了研制航空航天飛行器所涉及的各種技術(shù)。從科學(xué)技術(shù)的角度看,航空與航天之間是緊密聯(lián)系的。航空航天技術(shù)是高度綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。力學(xué)、熱力學(xué)和材科學(xué)是航空航天的科學(xué)基礎(chǔ);電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、噴氣推進技術(shù)和制造工藝技術(shù)對航空航天的進步發(fā)揮了重要作用;醫(yī)學(xué)、真空技術(shù)和低溫技術(shù)的發(fā)展促進了航天的發(fā)展。上述科學(xué)技術(shù)在航空和航天的應(yīng)用中相互交叉和滲透,產(chǎn)生了一些新的學(xué)科,使航空和航天科學(xué)技術(shù)形成了完整的體系。1
航空航天的發(fā)展都與其軍事應(yīng)用密切相關(guān),人類在該領(lǐng)域取得的巨大進展也對國民經(jīng)濟和社會生活都產(chǎn)生了重大影響,甚至改變了世界的面貌。航空航天科學(xué)技術(shù)已成為牽動其他高新技術(shù)發(fā)展的動力之一,航空航天工業(yè)仍然是國民經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展中的陽光產(chǎn)業(yè),航空航天產(chǎn)品是附加值很高的高新技術(shù)產(chǎn)品。1
重大貢獻航空航天的發(fā)展雖然與軍事應(yīng)用密切相關(guān),但更為重要的是人類在這個領(lǐng)域所取得的巨大進展,對國民經(jīng)濟的眾多部門和社會生活的許多方面都產(chǎn)生了重大影響,改變了世界的面貌。3
航空的發(fā)展大大改變了交通運輸?shù)慕Y(jié)構(gòu),飛機為人們提供了一種快速、方便、經(jīng)濟、安全、舒適的運輸手段,國際航班已經(jīng)代替了遠洋客輪,成為人們洲際往來的主要工具,密切了世界各國的交往。國內(nèi)航班在一些國家更多地代替了鐵路客運,加快了邊遠地區(qū)的開發(fā)。3
大型噴氣式客機和通信衛(wèi)星被認為是信息社會的兩個重要支柱。在工業(yè)方面,飛機還廣泛用于空中攝影、大地測繪、地質(zhì)勘探和資源調(diào)查;在農(nóng)業(yè)方面,飛機用于播種施肥、除草滅蟲、森林防火以及環(huán)境保護。這一切對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的變革產(chǎn)生了深遠的影響。3
航天技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)相結(jié)合開創(chuàng)了許多新的技術(shù)途徑,它們直接服務(wù)于國民經(jīng)濟的眾多部門,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。衛(wèi)星通信具有通信距離遠、容量大、質(zhì)量好、可靠性高、靈活機動等優(yōu)點,已成為現(xiàn)代通信的重要手段。80年代初期,國際衛(wèi)星通信網(wǎng)已承擔(dān)三分之二的洲際電信業(yè)務(wù)和幾乎全部洲際電視傳輸業(yè)務(wù)。衛(wèi)星廣播可以對廣大地區(qū)的公眾直接進行電視廣播,使電視廣播技術(shù)發(fā)生根本性的變革。衛(wèi)星通信能夠把分散的電子計算機設(shè)備連成全國或國際的信息網(wǎng)絡(luò),大大發(fā)揮計算機系統(tǒng)的效用。衛(wèi)星通信和衛(wèi)星廣播對幅員遼闊、經(jīng)濟比較落后的國家是最經(jīng)濟、最有效的通信和廣播手段。衛(wèi)星導(dǎo)航引起了導(dǎo)航技術(shù)的重大變化,實現(xiàn)了全天候、全球、高精度導(dǎo)航定位,應(yīng)用于艦船導(dǎo)航、海洋調(diào)查、海上石油鉆探、 大地測繪、 搜索營救等方面。氣象衛(wèi)星提供的云圖和其他氣象觀測資料對于提高氣象預(yù)報的精度,特別是對臺風(fēng)等災(zāi)害性天氣預(yù)報有很重要的作用,給國民經(jīng)濟許多部門帶來很大好處。地球資源衛(wèi)星是普查地球資源的最迅速、最有效、最經(jīng)濟的工具,可應(yīng)用于調(diào)查地下礦藏、海洋資源、水利資源,協(xié)助管理農(nóng)、林、牧、漁業(yè),監(jiān)視自然災(zāi)害和環(huán)境污染等方面。一顆地球資源衛(wèi)星每年獲得的收益約為衛(wèi)星研制和發(fā)射費用的十幾倍。3
航空技術(shù)和航天技術(shù)不僅給國民經(jīng)濟各部門帶來直接經(jīng)濟效益,而且通過新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料、新工藝以及新的管理方法向國民經(jīng)濟各部門推廣和轉(zhuǎn)移,帶來了十分可觀的間接經(jīng)濟效益。3
航空航天為科學(xué)研究的發(fā)展作出了重要貢獻。在很長時間內(nèi),人類對自然界的認識全部來自在地球表面進行的生產(chǎn)活動和科學(xué)研究。航空技術(shù)為人類提供了從空中觀察自然界的條件。氣球是最早進行對地觀測、大氣探測的空中運載工具。飛機可以在上萬米的高空對地球進行大面積觀測。航天揭開了從太空觀測、研究地球和整個宇宙的新時代。人造地球衛(wèi)星剛一上天就發(fā)現(xiàn)了地球輻射帶。接著,各種科學(xué)衛(wèi)星和空間探測器發(fā)現(xiàn)了地球磁層、 地冕、 太陽風(fēng),基本上了解了它們的結(jié)構(gòu)及其相互影響,測量了太陽系大多數(shù)行星的大氣參數(shù)、表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分;在宇宙中發(fā)現(xiàn)了大量的X射線,γ射線和紅外天體,發(fā)現(xiàn)了極高能量的粒子以及可能是“黑洞”的天體。載人航天實現(xiàn)了人在太空的天文觀測,并且送人登上了月球,進行實地考察。通過航天活動獲得的有關(guān)地球空間、行星際空間、太陽系和遙遠宇宙天體的極其豐富的信息,大大更新了人類對于地球空間、太陽系和整個宇宙的認識,推動了天文學(xué)、空間物理學(xué)、高能物理學(xué)、生物學(xué)的發(fā)展,形成了一些新的學(xué)科分支。裝有各種遙感器的航天器已經(jīng)成為觀測和監(jiān)視地球物理環(huán)境的有效工具。衛(wèi)星氣象觀測、衛(wèi)星海洋觀測、衛(wèi)星資源勘測等新技術(shù)推動了氣象學(xué)、海洋學(xué)、水文學(xué)、地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、測繪學(xué)的發(fā)展,產(chǎn)生了衛(wèi)星氣象學(xué)、衛(wèi)星海洋學(xué)、衛(wèi)星測繪學(xué)等一系列新的學(xué)科分支。載人航天器為人類創(chuàng)造了一個具有眾多特殊環(huán)境條件(極高真空、微重力、超低溫、強太陽輻射)的天然實驗室,可借以開展物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、新材料、新工藝等綜合研究工作。例如,在微重力條件下,可以研制和生產(chǎn)高純度大單晶、超純度金屬和超導(dǎo)合金以及特種生物藥品等。3
我國航空航天技術(shù)中國是世界文明古國,中國的風(fēng)答和火箭是世界公認的員古老的飛行器。燦爛的中國古代文化與其他國家的古代文明一起,共同孕育了現(xiàn)代航空航天技術(shù)的萌芽。在近代中國的屈辱歷史中,我國的工業(yè)化水平遠落后于西方國家。新中國成立后,我國的航空航天工業(yè)開始快速發(fā)展。經(jīng)過半個多世紀的努力,基本建成了我國的航空航天工業(yè)體系。航空航天工業(yè)在國防和經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。”飛豹”戰(zhàn)斗轟炸機和“神舟”號系列載人試驗飛船的成功,標(biāo)志著我國的航空航天工業(yè)進人了一個新的發(fā)展時期。1
我國航空技術(shù)從1910年清政府開始籌辦飛機修造廠到1949年,舊中國只有十多個設(shè)備相當(dāng)簡陋的航空工廠,修理、裝配、設(shè)計和制造過少量飛機。當(dāng)時所有原材料、機載成品和設(shè)備均依賴外國進口,根本沒有自己獨立的航空工業(yè),更談不上航空科研體系。1
新中國成立以后,1951年4月17日,中央軍委和政務(wù)院頒發(fā)了《關(guān)于航空工業(yè)建設(shè)的決定》。對新中國航空工業(yè)建設(shè)的任務(wù)、方針、組織領(lǐng)導(dǎo)等,做出明確規(guī)定。4月18‘日,中共中央決定在原重工業(yè)部設(shè)立航空工業(yè)局。經(jīng)過50余年的建設(shè),我國的航空工業(yè)從修理到制造,從仿制到自行研制,已經(jīng)形成了具有相當(dāng)規(guī)模和基礎(chǔ)、配套齊全的航空科研設(shè)計、制造和試驗的工業(yè)體系。航空工業(yè)已成為我國國民經(jīng)濟中技術(shù)密集的新興產(chǎn)業(yè)之一。1
盡管總體上我國的航空工業(yè)與發(fā)達國家之間還存在較大差距,但50多年來,我國先后建立了飛機、發(fā)動機、航空電子、軍械武器、儀表等專業(yè)設(shè)計研究機構(gòu),建立了空氣動力、強度、自動控制、材料、工藝、試飛和計算技術(shù)等專業(yè)研究試驗機構(gòu)。我國航空科研的技術(shù)手段不斷更新、試驗設(shè)備日臻完善,已建成了一批技術(shù)先進的風(fēng)洞試驗設(shè)施、飛機全機靜力試驗室、發(fā)動機高空模擬試車臺和飛行試驗實時數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)等。1
我國航空工業(yè)的產(chǎn)品主要有軍用飛機、民用飛機、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、航空發(fā)動機、機載設(shè)備和以各種機動車為主的民用產(chǎn)品。1
我國航天技術(shù)新中國的航天工業(yè)起步于1956年。當(dāng)時我國的經(jīng)濟還很落后,工業(yè)基礎(chǔ)和科學(xué)技術(shù)力量也相對薄弱,為了把有限的人力、物力和財力集中使用到國家最重要、最急需、最能影響全局的地方,黨和政府決定重點發(fā)展以導(dǎo)彈、原子彈為代表的尖端技術(shù),隨后大力發(fā)展運載火箭和人造地球衛(wèi)星等航天技術(shù),這就是我國的“兩彈一星”工程。40多年來,我國在導(dǎo)彈武器、運載火箭、人造地球衛(wèi)星和載人航天方面取得了輝煌成就,航天工業(yè)為我國的國防建設(shè)做出了巨大貢獻。1
國外航空航天技術(shù)國外航空技術(shù)世界上第一個科學(xué)思考和研究飛行的是意大利文藝復(fù)興巨匠達芬奇,他不僅是畫家、學(xué)者,也同時是航空科學(xué)先驅(qū),是世界上公認的第一位以科學(xué)方法和科學(xué)知識研究飛行的偉大學(xué)者。4
飛機的發(fā)明人是美國的萊特兄弟。從1899年開始,萊特兄弟先后研制了三架滑翔機。前兩架滑翔機滿意地解決了飛機的穩(wěn)定和操縱問題。1901年9月至1902年8月間,他們共進行了幾干次有關(guān)機翼升力、阻力、翼型的試驗研究。利用獲得的精確數(shù)據(jù),他們制成了第三號滑翔機。通過飛行試驗,為他們研制動力飛機提供了直接依據(jù)。在第三號滑翔機基礎(chǔ)上,萊特兄第研制了第一架有動力飛機——“飛行者一號”。4
第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束帶來民用航空運輸?shù)呐d旺發(fā)達。1946年,全球空運旅客達1800萬人次,其中三分之二是美國國內(nèi)航空公司運送的。但當(dāng)時飛機使用的是活塞式發(fā)動機,飛行但,飛行高度低,易受大氣亂流影響,乘客體驗非常不好。 4
第二次世界大戰(zhàn)時期因軍事需要興建的大型機場為戰(zhàn)后民航迅速發(fā)展創(chuàng)造了良好環(huán)境,噴氣發(fā)動機的出現(xiàn)適時為民航機噴氣化奠定了基礎(chǔ)。噴氣機投入使用是民航技術(shù)的一次躍升,不僅使民航飛機的速度提高,而且使飛行高度跨舉到平流層,提升了飛行的安全性和舒適性。4
國外航天技術(shù)航天技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶,它以基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)科學(xué)為基礎(chǔ),匯集了20世紀許多工程技術(shù)的新成就。力學(xué)、熱力學(xué)、材料學(xué)、醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)、光電技術(shù)、自動控制、噴氣推進、計算機、真空技術(shù)、低溫技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、制造工藝學(xué)等對航天技術(shù)的發(fā)展起了重要作用。這些科學(xué)技術(shù)在航天應(yīng)用中互相交叉和滲透,產(chǎn)生了一些新學(xué)科,使航天科學(xué)技術(shù)形成了完整的體系。航天技術(shù)不斷提出的新要求,又促進了科學(xué)技術(shù)的進步。4
18世紀,印度軍隊在抗擊英國和法國軍隊的多次戰(zhàn)爭中曾大量使用火箭并取得良好的效果,由此推動了歐洲火箭技術(shù)的發(fā)展。4
19世紀末20世紀初,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,近代火箭技術(shù)和航天飛行發(fā)展起來,先驅(qū)者的代表人物有蘇聯(lián)的齊奧爾科夫斯基、美國人戈達德和攜國奧伯特。4
二戰(zhàn)后,美國俘虜了以馮·布勞思為首的德國火箭專家,繳獲了100余枚v-2火箭。美國陸軍在布勞恩的幫助下于1945年成功發(fā)射了v-2火箭。1946年開始研究“紅石”彈道導(dǎo)彈,1954年制訂人造衛(wèi)星計劃,1958年2月1日“丘比特”c火箭成功發(fā)射美國第一顆人造衛(wèi)星,美國為發(fā)射多種航天器的需要,先后研制成功“先鋒”號、“丘諾”號、“紅石”號、“偵察兵”號、”大力神”號和“土星”號等運載火箭。4
航空航天“顛覆性技術(shù)”“顛覆性技術(shù)”的概念最早于1995年在《哈弗商業(yè)評論》中提出,指能夠建立新技術(shù)和新市場的突變式技術(shù)。2016年國務(wù)院發(fā)布的“十三五”科技創(chuàng)新規(guī)劃中也提到要“構(gòu)造先發(fā)優(yōu)勢”,重視顛覆性技術(shù)的作用。趙群力表示,顛覆性技術(shù)風(fēng)險高,研發(fā)周期長,但卻是航空裝備升級換代的決定性力量。5
一、高超音速技術(shù)5
高超音速指物體的速度超過5倍音速。高超音速飛行器采用的超音速沖壓發(fā)動機被認為是繼螺旋槳和噴氣推進之后的“第三次動力革命”。美國、俄羅斯、法國、日本、印度等國正不斷開展實驗。5
2013年,美國軍方最新研發(fā)的實驗型高超音速飛機X-51A以5倍多音速的速度飛行了3分多鐘;2014年,美國國防部先進研究項目局(DARPA)啟動了“高超音速吸氣式武器概念(HAWC)”和“戰(zhàn)術(shù)助推滑翔系(TBG)”這兩個項目。1
高超音速技術(shù)將主要用于運輸、攻擊、ISR、進入空間等。預(yù)計2020年,美軍可掌握高超聲速導(dǎo)彈的技術(shù);2030年掌握有限用途和使用次數(shù)的高超聲速飛機技術(shù);2040年掌握可多次、長時間使用高超聲速飛機技術(shù)。5
二、無人機技術(shù)5
這個無人機絕不是僅僅指網(wǎng)上有出售的那些遙感小型無人機,這項技術(shù)在軍事和商業(yè)領(lǐng)域都有很大的應(yīng)用前景。5
2016年6月,美國辛辛那提大學(xué)開發(fā)的“阿爾法”(ALPHA)智能超視距空戰(zhàn)系統(tǒng)通過了專家評估,并在空戰(zhàn)模擬器環(huán)境下,擊敗了有著豐富經(jīng)驗的退役美國空軍上校吉恩·李。5
三、變體飛機技術(shù)5
變體飛機,既變形飛機,指飛行器在飛行過程中可以改變形狀,有效地實現(xiàn)外形的分布式連續(xù)式變形,以適應(yīng)寬廣變化的飛行環(huán)境,完成各種任務(wù)使命。2015年5月,美國柔性系統(tǒng)公司(FlexSys)的分布式柔性變形機翼技術(shù)取得重大進展,使用這種技術(shù)的變形襟翼在“灣流”III飛機上的偏轉(zhuǎn)角(固定設(shè)置)達到預(yù)期的30度,并成功驗證了飛行性能。5
四、高速直升機技術(shù)5
高速直升機是指保留直升機的飛行特征,且巡航速度達到400至500千米每小時的直升機,運輸效率和機動性優(yōu)越。直升機的巡航速度一般為每小時200至300千米。美國從20世紀五六十年代開始探索高速直升機,歐洲、俄羅斯也在積極推進。最新進展中,值得關(guān)注的有西科斯基、貝爾直升機公司以及極光公司的三個方案。5
在西科斯基/波音的SB-1方案中直升機最大起飛重量約為13.6噸,可在高溫、高原環(huán)境下搭載4名機組成員和12名全副武裝的士兵,最大飛行速度能夠達到250節(jié)(463千米/時)。第二大方案是貝爾直升機公司V-280方案(上圖),采用傾轉(zhuǎn)旋翼設(shè)計,設(shè)計速度達280節(jié),航程800海里,可乘坐4名機組人員及14名武裝人員,有效載荷為12000磅,計劃2017年首飛。極光公司的“雷擊”方案,設(shè)計的持續(xù)飛行速度達到556-741千米/小時,懸停效率不低于75%;巡航狀態(tài)升阻比不低于10,有用載重(燃油和有效載荷)不低于總重的40%,有效載荷不低于總重的12.5%。5
五、偽衛(wèi)星技術(shù)5
偽衛(wèi)星技術(shù)可以使對位置測算的精確度更高,負責(zé)實時接收GPS信號并測出偽距誤差,把誤差數(shù)據(jù)提供給本地用戶,用戶則以此更正自己測得的偽距,使計算出的位置精度更高。方案包括英國“西風(fēng)”太陽能無人機,巡航高度為7萬英尺(21336米),續(xù)航時間可達3月,可攜帶有效載荷5公斤。據(jù)說英國國防部已經(jīng)訂購了兩架,計劃2016年首飛。美國的“禿鷹”太陽能無人機概念方案中,無人機能攜帶1000磅、5千瓦的載荷,最長可以在空中連續(xù)工作5年,但由于技術(shù)難度太大,項目已經(jīng)終止。5
六、空基發(fā)射航天器技術(shù)5
1990年代,軌道科學(xué)公司就改裝了洛克希德公司(現(xiàn)洛克希德·馬丁公司)研制的三發(fā)動機寬體噴氣式客機L-1011,來發(fā)射“飛馬座”火箭,其近地軌道運載能力443kg,成功發(fā)射過幾十次。5
2002年,DARPA啟動“空中發(fā)射輔助太空進入(ALASA)”項目,目標(biāo)是在24小時內(nèi)將100磅衛(wèi)星發(fā)射進入地球低衛(wèi)星軌道,而且每次發(fā)射成本不超過100萬美元。5
七、分布式電推進技術(shù)5
分布式混合電推進系統(tǒng),是指通過傳統(tǒng)燃氣渦輪發(fā)動機為分布在機翼和機身的多個電機/風(fēng)扇提供電力,并由電機驅(qū)動風(fēng)扇提供絕大多數(shù)或全部的推力的新型推進系統(tǒng)。這項技術(shù)的最大優(yōu)勢是能極大地降低推進系統(tǒng)燃油消耗量和各種排放,并且減少噪聲,對商用或軍用飛機都有應(yīng)用價值。歐洲、美國政府都將分布式混合電推進系統(tǒng)視為潛力技術(shù),在2030年后投入使用。5
NASA的X-57分布式電推進技術(shù)驗證機將在2017年首飛??湛鸵呀?jīng)開始研究基于分布式混合電推進系統(tǒng)的翼身融合飛機方案。5
八、機載激光武器技術(shù)5
1990年代,美國空軍啟動了基于氧碘激光器的ABL和ATL機載激光武器研究計劃,用于戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈助推段防御及其他戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)防御,具有反衛(wèi)星能力。2010年,由于試驗未達到預(yù)期目標(biāo),以及使用維護上的諸多困難,空軍停止了這項計劃。盡管如此,美國在目標(biāo)搜索與跟蹤、激光大氣傳輸補償、抖動控制和高能激光束管理等方面取得了重要進展。5
九、計算材料技術(shù)5
材料對航空設(shè)備的更新與完善至關(guān)重要。計算材料技術(shù)的主要用途是,可以通過理論模型和計算,預(yù)測或設(shè)計材料結(jié)構(gòu)與性能,從而大幅提高新材料的研發(fā)效率,并且可以按照特定的要求設(shè)計出滿足工程需要的特種材料和超材料。5
其關(guān)鍵技術(shù)是材料建模技術(shù)、材料仿真技術(shù)、材料數(shù)據(jù)庫。2011年,奧巴馬政府曾正式?jīng)Q定進行材料基因組計劃,目標(biāo)是將新材料的研發(fā)周期縮短一半。美國奎斯泰克(Questek)公司已經(jīng)使用計算材料技術(shù)開發(fā)新型材料。2014年,該公司開發(fā)出多種高性能結(jié)構(gòu)鋼且在飛機上得到應(yīng)用。5
本詞條內(nèi)容貢獻者為:
于仁業(yè) - 高級工程師 - 中航工業(yè)哈爾濱飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司