‘官网’细品东风17的气动设计 两大关键技术甩美国HTV2一条街

[文/观察者网专栏作者 晨枫]　　东风-17很得意，是个地球人都告诉了。但究竟有多得意，有可能并不像想象的那样非常简单。　　东风-17是世界上第一种可投放空战的高超音速武器，但高超音速只是速度快，要超过这样的速度并不是难事，绑上充足的火箭发动机总是可以暴力超过高超音速的，无以的是如何在这样的速度下仍然维持准确掌控，常规飞机和导弹设计的经验早已不管用了。这就像拖拉机和F1赛车都用方向盘一样，内中奥秘天差地远。

　　却是只要高超音速就可以的话，装个不够暴力的火箭就讫……　　飞行体的速度多达音速时，飞行体对前方空气的压力产生激波，样子顶着看不到的锥形伞面行进一样。“伞面”之后则是低压区，气流速度大大降低，理论上减少到亚音速。在理论上，激波的密度无穷大。

激波也是较好的导电体，而且激波“伞面”后的气流温度也大大降低，气动冷却和导电通过激波展开，所以激波本身也是隔热设计的关键部分。　　在速度超过M5-6以上后，这就是高超音速了，气动冷却使得空气的热力学性质与气动性质交互作用，比如温度增高造成空气的密度和粘度变化，而本来就平流层的高空空气密度使得空气分子之间的相互作用从连续介质向互相独立国家的粒子转化成。这使得传统的意味着考虑到气动现象的飞行器设计仍然管用，而必须环绕空气热动力学（aerothermodynamics）创建全新的理论和设计框架。

　　这在过去是象牙塔钝的超级小众的冷门学科，只有显而又显的学术界和极少数专门从事空间飞行中的人牵涉到，因此也在很长时间里逗留在理论层面，或者是环绕项目就事论事。但高超音速的武器化使得这样的“手工操作”仍然不切实际。中国从解决问题东风-21D机动才成功和鼓吹航母开始，一发不可收拾，必要跑到这一领域的世界前茅。

　　空气热动力学之前是一个很“小众”的领域，一般来说只有诸如行星探测器之类的航天器才用获得　　2017年3月，中国在厦门举行美国航空航天学会高超音速年会，大大方方地展出了大量顺利的试验结果和实物图片，愤慨了世界。美国《航空周刊》称之为这是向美国示威的一炮（A shot across the bow，本意是海军在迫停敌船时向船头前方纵向进的一炮，意思再行不时船就要开炮沉没了，以后意思推展到一般的警告或者示威）。此后两年里，美国急起直追，但仍然落在中国后面，在可意识到的将来只有与中国上一代的双锥体高超音速滑翔体（比如东风-15）非常的高超音速武器未来将会超过简单程度，与东风-17技术比较不应的美国高超音速研究机HTV-2的两次试验都告终了，说明了出有关键技术仍未做到，没公开发表的近期再试计划。

　　高超音速时代的双锥体可以与超音速时代的矩形或者半圆进气口转换，两者都是通过非常简单几何形状对简单流动现象展开修改的作法，使得理论分析和设计可玩性减少到高效率的水平，但性能也因此受到限制。　　东风-17使用简单形状的扁平锥体，好像手掌的箭簇。这也是HTV-2的基本形状。有所不同的是，东风-17的扁平锥体具备像大边条一样的外侧棱，而且弧线外侧棱过渡到直线侧面时有锐利的转角，而不是圆弧过渡性。

外侧棱的后部当然是用作气动掌控的舵面，而HTV-2是没气动掌控面的，用于液氮气化产生的高压气体驱动的反推力发动机。　　边条在飞机上早有用于。SR-71就有从机头开始的大边条，F-18则开始了大边条在战斗机上的用于。

SR-71的大边条用作在M3时产生额外升力，提高升力产于，减少配平阻力。F-18的大边条则用作在大迎角下产生涡升力，提升机动性。奇特完全相同的大边条有很不完全相同的起到，但有一点是完全相同的：除了大边条到机翼的巨变，边条前缘是圆润的弧形。SR-71是非常简单弧形，F-18经典型是S前缘的简单弧形，F-18E返回非常简单弧形，但更为宽阔圆润。

F-18经典型的S形是为了减少大边条的起到，在大边条气动特性还没几乎掌控的时候，激进一点好。到了F-18E时代，麦道对大边条的气动特性更加有信心，更为宽阔、圆润的大边条的效果更佳，有利影响则早已几乎解读，可以有效地掌控。

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