火箭橇是一种鲜为人知的大国重器,目前全世界只有五个国家拥有火箭橇,也就是五个常任理事国:中美俄英法。
在现代航空航天技术发展之中,火箭橇试验扮演着极其重要的角色。火箭橇试验就是在试验滑轨上,利用火箭推进的滑车对飞行器部件进行高加减速、减速、高速气流作用、引弹交会和一些特殊环境下的综合性实验。
(美国在1963年建成的占地7400英亩的5条1.8~2.3公里的火箭橇试验场)
大家都知道要研制飞机、航天器和高超音速飞行器,需要使用风洞进行试验。但风洞有许多缺陷,例如存在受封闭空间大小限制、风洞流场品质、墙壁的干扰、飞行器缩比模型等因素的影响,并不能完全开展实体飞行器的性能检测,比如大型飞机、超高音速飞行器、大型战斗机等。此外在利用“风洞”进行测试时,往往会产生数据不太准确的情况。
火箭橇试验是多种科研项目需要的一种试验手段,与大型风洞不同的是,火箭橇可以使用尺寸比较大的真机真弹进行1:1的试验,因此应用非常广泛。
火箭橇的主要功能并不是仅限于研制高性能弹射座椅,还能够进行高速战机可变翼和导弹折叠翼试验,引信和导引头试验,战斗部穿甲性能及引战配合试验,集束式子母弹药抛撒试验,冲压发动机性能试验,以及反导系统的试验。
世界上的航空强国,例如美俄英法四国都建有大型高速火箭滑轨试验场群,例如美国有20多条不同速度的火箭橇,尤其拥有16千米世界最长火箭橇,最大速度为8.5马赫。
在2019年9月11日,美国空军在新墨西哥州阿拉莫戈多沙漠的霍洛曼空军基地,进行了超高音速火箭橇试验,时速10620公里,相当于8.6马赫。
火箭橇的建造难度极高,极其昂贵,耗资巨大,其核心技术在于要达到百万分之一的轨道直线性相对精度,长度越大难度越高。
中国的风洞技术很强大,例如中国可研制10~25马赫的高超音速风洞,正加快推进35倍超高音速试验,而且已经成功进行了25倍音速的实验,各项指标能达到世界先进水平。但中国的火箭橇技术还不如美国,是世界第五个拥有火箭橇试验滑轨的国家。
中国首个火箭橇到1997年才建成,由于技术要求高,整个火箭橇用了十年时间才建成。也就是中国试飞中心航空救生研究所的亚洲唯一火箭橇滑轨试验场,其主副轨水平和垂直方向偏差甚至优于美国霍洛曼滑轨最优段±0.32和±0.29毫米精度。在滑橇重4吨时运行速度为1.2马赫。
这座火箭橇试验设施的滑轨的精度超过了美国的霍洛曼滑轨,但长度只有3132米,在滑轨试验的最大马赫数和试验的多用途性方面,都远远不及美国的霍洛曼滑轨。
随着我国航空航天技术对这火箭橇试验设施的要求越来越大,我国开始建造长度更大性能更强的火箭橇滑轨,在内蒙古某地建设了长度增至9千米的火箭橇,单轨试验速度曾突破4马赫。
中国还奋起直追,正在建设与美国相当的16千米火箭撬,因此此次完成的速度2.3马赫火箭橇试验,一定不是中国火箭橇的终极性能,中国将不断提高火箭橇的速度,在不久将来便能够达到同美国大致相当的水平。我们可以依托更为强大的火箭橇试验设施,在高超音速飞行器设计和研发上,获取更大的成就。