出大事,中國科學家發現美高超彈失敗原因,絕密信息公然告訴美國
高超聲速飛行器技術是美國非常重視的軍用技術,美國爲此設下多個研究項目,如X-51A、X-43A等。這些項目的技術是製造高超音速導彈的基礎,然而隨着AGM-183A導彈的多次失敗,美國國會對於軍工複合體,在這方面的研究進程十分不滿,認爲該項目正在陷入失敗。
就在國會爲這個項目到底是否該繼續時,中國一份關於美國高超聲速技術失敗的報道,讓美國驚訝不已。
高超聲速技術到底是什麼
對於未來的導彈發展技術來說,超高聲速技術的先進水平,決定一國導彈的技術是否能領先他國的關鍵。所謂的超高聲速,是指飛行物的移動超越聲音馬赫數大於5的速度,這種速度又被稱爲高超音速。
對於一個飛行器而言,它的速度是否達到超音速,要從飛行器飛行時,整個飛行器周圍產生的空氣流動,是否達到超音速水平去決定。
第一個研究出這種技術的國家是美國,它在上個世紀研發X-15飛機,其速度達到5.3馬赫數。這次試飛的成功,讓美國日後很長一段時間,都將以氧氣爲原料的超燃衝壓發動機作爲研究方向。
在高超音速技術的研究時間上,美國和蘇聯是處於同一起跑時間,遠遠早於中國。但在高超聲速導彈的研究上,美國自從AGM-183A導彈試射失敗後,直到現在也沒能突破技術瓶頸,於是美國降低自己的研發目標,將原本馬赫數爲8以上的HTV-2項目暫時擱置,先從馬赫數爲5的ARRW項目做起。
中國專家對美國高超聲速項目失敗的看法
爲了研發成功,美國投資了將近20億美元,最開始是用於研究如何使用超燃衝壓發動機,去提升飛行器的馬赫數。但不管美國研發機構如何調整研發目標,依舊無法在研究上獲得成功,致使美國政府不得不對研究方向進行調整,轉爲先攻克難度更低的ARRW項目,同時再調出20億,用於未來更具實戰性的HACM項目上。
對於高超聲速項目的屢屢難產,美國國會一直在調查,但還沒等他們把結果搞出來,中國《南華早報》的一篇文章,卻揭露出美國超高聲速項目進展不順的原因。
現在任何的科研項目,都不像過去那樣,通過大量人手對各個項目流程進行計算,而是利用電腦進行大數據採集。經過特定軟件進行分析後,再由科研人員對結果進行研究,最終得出結論。
美國作爲IT強國,任何的研究項目也同樣得依賴IT軟件,而中國高超聲速專家劉軍卻發現,美國的項目不成功,極有可能是與其使用的計算流體動力學(CFD)求解器有關。
軟件測算工具對研究項目的影響
CFD 是美國在研究超高聲速項目中,專用的科研軟件之一,負責計算飛行器在遭遇高溫時產生的燒灼影響。而劉軍在《南華早報》的《空氣動力學報》上表示,這個軟件對研究對象的計算上存在巨大的誤差。
然而這個看法被美國國會和科學家所質疑,暫且不論中美在科技領域發展路線上的不同,在美國科學家們看來,對CFD的質疑,明顯是對美國IT技術的不信任。
這個求解器是美國在上個世紀七十年代的產物,信息技術的更新換代已經超過數十年,在圖形求解、幾何建模和數據採集上累積了大量的經驗和先進技術,是美國科研IT技術的體現,而當時中國別說IT業,連電腦普及還是個問題。
劉軍對這個求解器的計算能力並不否認,他所認爲的誤差,是來自求解器在計算時產生的代碼。這些計算代碼的錯誤,導致科研人員在進行項目的模擬分析時,無法對飛行器在飛行產生灼燒之際外部零件所產生化學和溫度的變化進行精確計算,從而引發飛行器設計時的一系列錯誤,可謂是一步錯、步步錯。
計算代碼錯誤引發的連鎖反應
以一句話來說,一個詞語用錯了,會導致它的意思發生變化。而一個科研流程上的節點若出錯了,便會導致整個項目都出問題。
由於對溫度和研究材料的計算失誤,導致美國在超高音速項目的另一個環節上也出現了問題,便是高溫材料對電磁波反應的計算失誤。
超高聲速技術將來是要應用在導彈上,因此超高音速項目還得解決另一個問題,就是超高音速導彈對目標的精準打擊。保障導彈精確性有兩點,一是雷達系統對目標的精確定位,二是保障導彈內部裝置,對外部信息接收的系統能正常運作。
導彈外部材料對電磁波反應的測試,是檢驗導彈是否能在高溫中穩定運行的關鍵。只有外部材料能透過電磁波的檢測,材料的耐熱度纔算過關。這對材料的重量、耐熱度和透波能力有極大的考驗,但在CFD對導彈外部材料計算出問題後,導彈的指導系統便頻頻出現故障。
超高聲速項目的另一個忽視
除了軟件問題,項目在研究過程中,還忽略了一個問題,就是渦流對導彈外部材料的影響。這是一種飛行器與空氣產生高度摩擦後,內部的氮氣一同與空氣發生接觸時發生的現象,是一種讓飛行外部材料熱度加劇的添加劑。
這種渦流的出現,不管是CFD還是其他計算軟件,都沒有把這一現象算在內,從而對飛行器的外部材料加熱的數據分析產生誤差,無法精確判斷出外部材料對高溫的負荷水平。
比起中國專家看出美國計算軟件的漏洞,美國政府更擔心的是爲何中國能得知這一結果。要知道CFD是美國獨有,就連其他盟國想用都沒轍,其對科研項目的計算結果,在美國科研地位的認證下,往往能得到任何國家的認同。
至於中國是一個科研態度十分嚴謹的國家,對任何外國的數據,都不會百分百的信任,而是會用自己的方式驗證。憑藉中國的科研求真態度,劉軍等科研專家即便不用美國的計算軟件,一樣能看出對方項目失敗的端倪。