中国尖端轰炸机,我国计划研发的千米级超大型航天器是什么?
需要强调的是,这项计划不同于中国的高铁建设,技术成熟,原材料丰富,一下子可以投资几万亿,全国开工。
中国将要打造的“千米级巨型航天器”,它是分阶段的,就像盖楼房,从来都是先设计,再打造主体结构,最后再确定的功能。
而这次中国发布的项目——“超大型航天结构空间组装动力学与控制”,这无疑是攻克“怎么在太空失重的环境下,建立一个千米级别的稳定空间结构”。
也就是,“怎么在太空中,搭建地基”这一步。
这里也不难看出,中国在科技突破上,从来都是一步一个脚印,由易到难,站稳了就不放弃,谁干扰都没用。
就比如现在刚在太空服役的“天宫”空间站,这可是从2011年,也就是十年前,就开始积累技术,当时发射的是“天宫一号”飞行器。
在这十年,先后有“神舟八、九号”,以及“神舟十号”的对接,这就让我们掌握了“航天员短期驻扎”和“空间交会对接的技术”。
“神舟十一号”载人飞船,与“天舟一号”无人飞船的成功,也让我们掌握了“航天员中期驻扎”以及“空间补给技术”。
你看,有了这些技术积累,中国才有底气说去尝试“千米级巨型航天器”设计和组装。
而“千米级别”的超大型航天器,又是实现“未来空间资源利用”,比如星际矿石的采集,“宇宙奥秘的探索”,比如跨星系级别的飞行,亦或者是“长期在轨居住”比如星际移民的前身,等等的重大战略性航天装备。
现在太空中最大的家伙是“国际空间站”,它长110米,宽88米,总重423吨,也就是说,大概在一个“百米级别”航天器,大概重400吨左右,这里咱们没有考虑厚度。
而,如果把这个设定扩展到“千米级别”航天器,那么保守的估计,中国计划建造的这座巨无霸,就至少有上万吨。
注意,这里没有考虑一些很奇葩的形状,比如“长度有一千米,宽只有十几米”的这种结构,因为无论是从宇航员的活动,还是从实用性的角度考虑,效率都太差。
但话又说回来,估算“千米级航天器”的质量,可以简单的类比,但并不意味着,可以用搭搭建“国际空间站”或者“天宫号”,那样的“模块化”方法,直接拿来构建“千米级航天器”。
这其中会遇到的“两个最难的技术壁垒”,就明确的写在这次的项目内容中。
首先,千米级别的航天器太大了,而且,肯定会有一定的厚度,就算只有100米,总体积也有1亿立方米,除去必要的支撑结构,可用的空间,保守估计也在5000万立方米以上。
中国第二大河,黄河的平均流量是2,571 m³/s,要填满整个空间站,需要5个半小时。
当然,如果要换算成能住多少人的话,最保守也能住进去上万人。
而这么巨大的结构,这么重的质量,在太空想要组装,你就得考虑结构的“超大尺度效应”,“构型变化效应”与“太空失重环境”的相互作用。
一旦处理不好,就会产生极其复杂的“耦合动力学现象”,威胁到整个航天器的安全。
这是首先需要解决的问题。
其次,还是因为质量和结构都太过庞大,显然无法通过单次火箭发射和入轨展开的方式构建,也就是说,之前用来建造“国际空间站”和“天宫”的那套“搭积木”的方法行不通。
而要解决这个问题,就需要开源和节流。
一方面是通过“轻量化”的设计,尽可能在保证航天器强度的前提下,降低质量,从而降低发射成本;
另一方面是,开发新型重型运载工具或者新型空天运输方案。
海平面推力高达213吨的RD-191试车总的来讲,要攻克这两个难题,就需要将航天动力学中的三大研究对象“轨道”,“姿态”,“结构”进一步整合,再与“控制”学科深度交叉。
做好了这一步,才算是为“超大型空间基础设施”的建造奠定理论和技术基础。
所以你看,这次的发布的项目,只是在建造超大型航天器之前,投下的一块“问路石”。
而这项计划,又是作为2021年,数理科学部共发布10个重大项目的其中之一;
而与“数理科学部”齐头并进的,还有“化学科学部”,“生命科学部”“工程与材料科学部”等等9个科学部门,一共78个重大项目;
每个科学部门,都会有5个项目,获得国家不超过1500万元人民币的资助。
而站在更大的角度看,以上“78个重大项目”也只是中国“十四五计划”的第一批重大项目。
所以你看,用百花齐放,全面赶超,来形容中国科技进步是一点都不为过。
接下来,我们就来细说说这个“千米级别航天器”该怎么搭建。
当然,具体这个航天器内部应该怎么设计,这是最高机密,我们根本查不到,所以,我们就从“这上万吨的材料怎么运上太空”和“这么大的太空站怎么供能”这两个方面入手。
首先,“怎么把这近万吨的材料运上去”,按照技术难度由低到高,依次为——重型火箭,空天飞机,以及只能在实验室中出现的太空电梯。
长征九号,大家可或许有些人没听说过,这个是中国最新研制的超重型运载火箭,高110米,起飞推力7000吨。
长征5号根据“深空探测学报”提供的数据,近地运载能力,最高可达200吨,奔月转移轨道运载能力50吨,奔火转移轨道运载能力12吨至44吨。
相比起中国目前最大的运载火箭,长征5号,近地运载能力25吨,长征九号可以说是直接高了一个数量级。
世界上最大的运载火箭,土星5号,近地运载能力250吨,所以你看,长征九号也是当仁不让。
目前的研究进展是,长征9号已经完成了深度论证,计划于2028年至2030年首飞。
可以说,只要问世,中国就可以载人登月了。
空天飞机,这是中国在35年前就开始的计划,但由于技术门槛太高,一直到2021年7月,也就是两个月前,才有明确的消息。
那就是我国研制的“亚轨道重复使用运载器”成功首飞。
这个亚轨道,通常指“飞行高度超过海拔100公里”,这个海拔100公里,就是国际航空联盟所定义的卡门线,但更重要的一点是,亚轨道飞行有一个特点就是“没法绕地球一周”。
也就说,它只能大致触摸到太空,然后就被地球引力俘获,坠落地面,而降落的方式,根据报告,是“平稳着陆与阿拉善右旗机场”。
平稳降落到机场,也就意味着,这个“亚轨道飞行器”是有机翼的,而“只能到达太空边缘,然后就降落”这一点就说明,这架飞机是作为“接力棒”,把货物运载到亚轨道,自己返回,货物继续往太空飞。
而报道中接下来的那句“亚轨道飞行器”可以作为“升力式火箭动力重复使用航天运输系统的子级”也应证了我先前的猜测。
所以,这架“亚轨道飞行器”可以称作”可重复空天飞机的一级飞机“。
那二级空天飞机在哪?
2020年9月4日,中国发射的长征2号F运载火箭,它里面装的“可重复使用试验航天器”,正是“二级空天飞机”。
所以,中国目前的可重复空天飞机计划的全貌就是,运载火箭由一种巨型的飞机形态载具担任,能够水平起飞,直入太空,并且能全部降落回收,需要更换的只是燃料和例行的维护。
而其背上背负的小型航天器,则相当于“载人航天”或者“货物运输”的部分,同样能全部回收,而这架小型航天飞机,已经早在2007年就曾经出现过,当时网上有一张轰——6轰炸机,其机身下方挂在的小型无人航天飞机。
这就是大家听说过的“神龙”。
这也就是中国可回收航天飞机的全貌。
虽然说,可回收航天飞机的运载能力,没有长征九号那么夸张,但胜在成本低廉,只需要考虑燃油和理性的维护,所以,具体在未来,中国在正式开始建造“千米级别航天器”的时候,用哪种还真不好说。
但我个人倾向于前者。
如果说,在攻克“千米级别航天器材料运输上”,长征九号和空天飞机,都是往技术方面做突破,那么“太空电梯”就是在“基础科学”上做文章。
简单粗暴地想,原则上,只要我们能制造出一种,有极高强度的“绳子”,在尾部装上配重块,站在赤道,往太空上抛,只要配重块落到落在地球同步轨道上。
届时,地球的自转,就会像扔铅球一样,把这根绳子绷直,然后,人类就可以顺着这根绳子,直接到太空。
所以,其中最难的地方就是能不能找到一个“比强度”超级高的物质,现在,这条超级缆绳的候选者是“碳纳米管”。
但问题就出在这,人类能制造出的,最长的“碳纳米管”,也就50厘米,而太空电梯的整体长度,在3.6万公里。
很骄傲地说,就这杯水车薪的“50厘米”,还是咱们清华大学化工系联合微纳米力学中心,一同研制出来的。
固定在纤维表面形成均一的碳纳米管网状组织扫描电镜表征除此之外,太空电梯的建设,还要克服诸如,
“长细比”太高而引起的共振问题,
在“应力”作用下,同步轨道处最容易发生的断裂问题,
为了减小“月球摄动”,“降低太空电梯风险”而不得不加的配重块,这块配重块的运输成本问题
地面赤道“地面站”选址要符合的诸如“常年风力低于2级”“无积雨云”“季风环流”,和考虑到“缆索断裂”极端情况等等的条件问题;
“轿厢”上升中的动力和能耗问题等等
当然,最棘手的,还是如何“批量制造碳纳米管”以及“如何提高长度”的工程问题。
虽然听上去,太空电梯的建造“机会渺茫”,但要说哪个国家能最先建造,我认为还是中国,当然,已经有国家夸下海口,比如日本的公司“大林组”计划在 2050 年之前建成第一座太空电梯。
我们就拭目以待吧。
以上是三种“千米级别航天器”原材料的运输设想,而如果一切顺利,接下来就是能源问题。
第一种比较成熟也比较靠谱的,就是太阳能阵列。
每时每刻,太阳都会沿着一个球面,均匀往四周辐射能量,在地球这个位置,垂直于与太阳光,一平方米能够接收到的太阳能,有1.362 kW/m²,这个也被称为“太阳常数”。
不同于大气对太能能的耗散,在太空,太阳能阵列的效率会出奇的高,而千米级别的航天器,就按照1000米*1000米来算,就有100万平米,折合为136万千瓦的能量。
太阳常数的测定就算是考虑能量转化效率,这也已经相当于大型水电站中,最高级别的发电量。
而一旦这种技术成熟,也不排除未来,人类会在近地轨道,建立太空发电站,再将能源以微波辐射的形式输送回地面。
这也就是“卡尔达舍夫等级”中的一级文明:利用整颗行星的能源。
第二种,离现在比较远,就是可控核聚变。
目前最前沿,最新的突破是2021年5月,中国科学院合肥物质科学研究院,开发的有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)。
你看,又是中国处在最前沿。
但距离真正可以商用的可控核聚变,还是有很长的路要走。
以史为鉴,谨记过去的教训
实干兴邦,走好现在的道路
开拓创新,构建未来的复兴
中国会越来越好。
战略轰炸机进行隐身化改造是否比战斗机更简单?
不论是战略轰炸机还是战斗机,目前都还没有通过改造达到隐身化的先例,这是因为一款隐身飞机成型,是从设计之初就需要从顶层考虑隐身性能!目前所说的“隐身”,主要包括雷达隐身、红外隐身、声学隐身和视觉隐身几个方面,其中雷达隐身和红外隐身是最主要的两个指标。一旦飞机的外形结构及机体布局确定,在想去从根本上改变器雷达和红外效果是非常困难的,与其改造还不如重新研发一款隐身飞机更靠谱!未来隐身战略轰炸机想象图
从技术角度讲,隐身战略轰炸机的研发难度要比隐身战斗机高,这一点从我们自身的空军装备发展就可以理解到,我国第一款隐身战斗机歼-20目前已经小批量装备部队并初步形成战斗力,而一直“千呼万唤”的轰-20隐身战略轰炸机直到目前还没有揭开“神迷面纱”。目前具备隐身能力的战斗力已有F-22、F-35、歼-20、Su-57等多款,但真正的隐身战略轰炸机还只有20多年前服役的B-2,由此也可以看出隐身战略轰炸机的研发难度之高!隐身战略轰炸机的技术难度比隐身战斗机高主要原因包括以下两方面:歼-20战斗机已形成初步战斗力国产隐身战略轰炸机还未“显露真身”!
1)体型庞大:战略轰炸机要求航程远、载弹量大,而这就造成了其体型必须要达到一定规模才能实现洲际飞行的能力。以B-2轰炸机为例,其体型虽然比B-52、B-1B之类的战略轰炸机小很多,但是仍要比F-22等战斗机大几圈。体型庞大、雷达反射面积就大,要想达到极高的雷达隐身效果就必须对外形结构进行充分的优化,因此,隐身战略轰炸机的外形一般都是十分的“另类”,B-2采用的飞翼结构就超出常规飞行器的气动布局,所以有“幽灵”的雅号!B-2的外形结构相对于其他轰炸机现代非常“另类”!轰-6这种机体是极难通过改造达到隐身化效果的
2)红外特征大:战略轰炸机的远航程和大载弹量指标,要求其要装备足够强劲的发动机,B-2就装备了4台不带加力的涡扇发动机,如果不采取方法抑制红外特征,其红外信号要比双发的战斗机大很多,对于目前先进的红外信号探测卫星来说,探测大型飞机已没有问题。因此,B-2在设计时采用S型进气道和喷管,而且在喷管处还设有冷却系统,是的B-2红外特征大幅降低!B-2制造工艺精湛,能看到其发动机进气口吗?
此外,战略轰炸机的研发需要有雄厚的航空工业基础,最重要的是要有大飞机的研发能力,因为战略轰炸机的机体结构、加工安装工艺、配套设备等与大飞机存在类似之处,如果没有大飞机的相关基础而单独去研发战略轰炸机,那难度将更明显!B-2隐身轰炸机已服役20余年,但仍是最先进的轰炸机!
战略轰炸机是战略威慑能力的重要组成部分,也是一个国家强大空军实力和强大航空工业的体现,而隐身战略轰炸机更是各军事强国力争获得的核心技术,虽然难度极大,但是我国已经取得了重大突破,也将是全球第二个具备相关技术的国家,静候佳音吧!静候轰-20佳音!
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红旗22防空导弹厉害不?
红旗22防空导弹当然厉害了,因为他很便宜,意味着他的量将会很大。红旗22防空导弹主要是替换红旗2防空导弹的,红旗2防空导弹是我国在研发成功红旗9导弹、引进S300PMU2防空导弹系统之前采用苏联萨姆2防空导弹技术研发的一种大射高、大射程的半主动制导区域防空导弹,曾经是我国国土防空系统中的重要支撑。
图为红旗22防空导弹。
然而时过境迁,红旗2早已经落后,且不说能不能适应现在的作战形势,他的原型萨姆2导弹在上世纪80年代的几次局部战争中的表现就很不好,对F16这样的四代战机和巡航导弹拦截的成功率就不高,所以我国也多次对这种导弹进行了改进。之所以没有在拥有红旗9和S300PMU2、S400防空导弹的当下直接淘汰这种防空导弹,主要因为我国国土面积广大,先进防空导弹纵然射程很远,数量也不少,但是也不足以形成国土防空中的密集火力。
图为红旗2防空导弹,他是我国最早的区域防空导弹,也是我国最早的可以实现对高空目标、大型轰炸机进行打击的防空导弹,曾经在我国空军占据重要地位。
我们需要有绵密的防空网络,需要在先进防空导弹之外配合一些廉价但是量大的防空导弹。红旗2系列导弹非常难能可贵的就是他虽然廉价,但是他的射程很大,足以覆盖100公里范围的空域,因此可以作为一种对红旗9导弹数量不足下的弥补,在战时可以由红旗9担任对重要目标的打击,由红旗2系列导弹担任对漫天密集的敌人导弹武器的拦截,这种导弹在叙利亚的战争中也曾经多次成功拦截了美国战斧式巡航导弹。
图为红旗22防空导弹,他采用倾斜发射,技术比红旗9更加简单。
当然如果数量更多的话还能起到远程打击敌人低机动性目标的作用,比如运输机、轰炸机、预警机、加油机、电子战机等,红旗9可以专门解放出来打击敌人的高机动性目标。虽然这样,但是红旗2也确实太老了,我国此前为改进红旗2导弹研发了红旗12防空导弹,但是性能不是很满意,虽然也进入防空兵部队服役,但是并没有委以重任。此次研发成功红旗22,其性能在红旗2和红旗12的基础上又出现了重大提升,但是价格依然廉价,这次他采用了4发联装,火力的密度更高。
上图为红旗9防空导弹,下图为红旗16防空导弹,他们是我国国土防空系统中的高端型号。
而且,红旗22导弹使用了新型相控阵雷达作为搜索和火控雷达,雷达提供的目标数据更加精准,而且导弹抗干扰能力更强,红旗22防空导弹也从液体燃料导弹换为固体燃料导弹,这样导弹的反应速度更快,完成战斗准备的时间更短。另外,红旗22导弹的射击精度和控制技术也得到了改进,导弹系统的自动化程度变成更高,这样导弹的拦截成功概率,尤其是对隐身目标、低空目标的拦截成功率进一步提升。
上图为红旗22防空导弹,下图为红旗12防空导弹,可见红旗22的火力密度更高。
所以说,红旗22导弹对于填补我国国土防空的空隙,提高防空导弹火力密度,干扰和打乱敌人的空中进攻,增强区域防空导弹的力量和基础有着重要的作用。所以他也算是比较厉害了。
怎么看待歼20和轰6K同框?
相比较歼20和轰6K同框,我更期待歼20和轰20同框,毕竟歼20和轰20都是雷达隐身飞机,歼20战斗机是可以为轰20护航!要是歼20和轰6K飞在一起执行任务,那只能说轰6K轰炸机会坑了歼20战斗机,轰6K那么大的雷达目标,不被发现那就真奇怪了。
其实现在隐身轰炸机的作用远没有之前作用那么大了,还是普通的轰炸机好用。所以目前全世界拥有中型以上轰炸机的国家,只有中美俄三国了,而且最受到器重的还是普通的轰炸机,就比如美国拥有了B2这样的隐身轰炸机,但是还继续升级B52这样已经存在半个多世纪的老式轰炸机。
那么为什么这样呢?因为现在的作战环境不一样了,不会像二战那样,由战斗机护航轰炸机,到对方的领空进行轰炸任务,基本上也都是地毯式的轰炸。而现在对方的防空火力强大,很难再这样进行轰炸攻击。并且目前讲究的是精确攻击,几乎是不需要轰炸机再携带大量的炸弹前往目标的上空进行投弹,轰炸机目前也成为精确制导武器的载机了,比如说携带巡航导弹和精确制导炸弹等等。
所以在未来,轰6K基本上不会和歼20一起执行任务,轰6K轰炸机能够执行的任务,基本上歼20战斗机很多都能够执行,无非就是载弹量和航程比不上轰6K。歼20是隐身战斗机,精确打击的能力也不错,也能携带巡航导弹,深入敌后进行攻击。
而一般轰6K作为轰炸机出场,只能是在目标上空的制空权已经被获得的情况下,否则轰6K过去只会是羊入虎穴,有去无回。当然轰6K目前主要执行的任务,即使在没有获得制空权,也可以飞到距离目标一定的距离之外,比如说千里之外,发射携带的巡航导弹攻击目标,这个时候轰6K轰炸机应该改名叫巡航导弹发射机了。
歼20战斗机和轰6K如果一起执行任务,那么应该是这样,就是歼20战斗机负责踹门,那就是利用歼20战斗机隐身优势,摧毁对方的防空导弹基地和空军设施。同时也可以把获得的数据信息分享到轰6K,在千里之外巡航徘徊的轰6K可以发射巡航导弹攻击目标。最后制空权获得了,轰6K就可以真正的扮演自己原来的轰炸机角色了。
所以目前的轰炸机,更多的作为一个空中武器的发射平台,武器也基本上都是以导弹为主,包括空射巡航导弹和空射反舰导弹等。而且现在隐身战斗机的越远越抢了轰炸机的饭碗了!您怎么看?
未来造多少架才符合中国空军的需求?
国产航发投入现役以后,歼—20B的生产也进入快车道:周边国家F—35的部署进入接近高潮!
美制F—35号称遇到中国稀土制裁导致生产中止:难道美帝没有储备量?难道美帝不能从全球伙伴国寻找稀土储备嘛?稀土并不是只有中国一家独大,只是价格便宜而已。所以,不能寄希望于"F—35停产"的忽悠;
因此,歼—20必须"从快从严"全速量产:3.5代战斗机再先进也只是三代机,不能抗击隐身战斗机体系的打击。目前,歼—20是对付隐身战斗的最好方式:解决了航发就解决瓶颈!
歼—16的生产数量已经超过200架:预计它将取代苏—30MKK和飞豹,所以,产量超过300架才是目标;而歼—11B有源相控阵版本、歼—10C:中国国土防空主力基本够用!下一步就是远程进攻:歼—20为主力!
歼—20在解决航发问题之前,它只能小规模装备中国空军,美其名曰"战略应急部队":其实就是数量不够用!美国很聪明的不断对中国加码,重头戏在日本、南海、印度洋——歼—20压力很大!
从目前中国空军规模而言,歼—20应该保持东南、南海、西南、东北四个战略方向部署每个方向应该有一个空军旅级基地:每个旅36—40架!而中部和西北部署一个战略预备团:28—30架,随时支援各个方向的作战;此外,沧州、鼎新训练中心起码各自一个团级单位:30架(加快培训飞行员)。这样,歼—20系短期之内需要280架:这就需要成飞四条生产线24小时加班运行。
这还只是应急作战的需求,歼—20未来还扩展"无人僚机"/"反卫星/"空射高速导弹载机"(一个旅)、舰载机(一个旅)等用途:预计超过360架的产量。
如果巴基斯坦、中国联合研制一款歼—20出口版本,那么,它的产量超越600架!