在未来战争形态构想中,随着航空航天技术的融合发展,能够在大气层内外自由穿梭的飞行器概念应运而生。作战空域不断向临近空间和太空延伸,符合对未来作战空间拓展的想象。所以,“白帝”所代表的空天战机理念是超前的,也是合理的。
同时,我们也要认识到, “白帝”空天战机作为文创作品,与真实的武器研发项目根本不是一回事,其外形设计有很多不合理之处,在技术上又很难实现。为什么这么说呢?
因为当前的材料科技 、飞行控制技术和动力系统发展都在不断取得突破。高性能复合材料料具有高强度、耐高温、低密度等特性,为未来能够承受高速飞行和大气层内外环境变化的空天战机提供了材料基础的想象空间。对于“白帝”这样的空天战机,其飞行控制需要考虑从大气层内的空气动力飞行到外层空间的轨道控制等多种模式。目前航天飞行器的轨道控制技术和飞机的空气动力飞行控制技术的发展为未来整合出一套适用于空天战机的综合飞控系统提供了技术积累。例如,航天飞机的再入返回控制技术,其中涉及到高速再入大气层时的姿态控制和能量管理,这些经验可以作为“白帝”在设计跨大气层飞行控制时的参考。
“白帝”一类的空天战机目前还存在很多技术挑战。比如, 要实现从大气层内到大气层外的飞行,需要一种既能在空气中高效吸气燃烧,又能在真空环境下工作的组合动力系统。设计一种能在两种环境下都高效工作的动力系统是一个巨大的技术难题,目前正在研究的吸气式组合动力发动机还处于试验阶段,离实际应用还有很长的距离。
空天战机在执行复杂的飞行任务时,需要巨大的能量供应并且要能够有效地进行能量管理。“白帝”这样的概念飞行器如果要达到预期的高性能飞行,其动力系统需要能够提供持续而强大的能量输出,同时要解决不同飞行阶段之间的能量转换和优化分配问题。目前的能源存储技术还无法满足这种高要求,例如传统的航空燃油能量密度有限,而新型的高能量密度燃料的研发面临成本、安全性等诸多问题;电池技术在能量密度和功率密度方面也还不能达到支持空天战机长时间高性能飞行的要求。
对于“白帝”这样需要在大气层内外频繁穿梭的空天战机来说,热防护是一个关键问题。目前的热防护技术主要应用于航天飞行器的再入过程,如航天飞机的陶瓷隔热瓦和神舟飞船的烧蚀材料等。但这些技术对于能够像飞机一样多次往返大气层的空天战机来说,还需要进一步改进。一方面是要保证热防护材料在多次使用过程中的可靠性和耐久性,另一方面是要减轻热防护系统的重量,因为对于空天战机来说,过重的热防护系统会影响其飞行性能和有效载荷。
另外,从空气动力飞行环境到外层空间的无空气动力飞行环境的转换,对飞行器的飞行控制系统是一个巨大的挑战。在大气层内,飞行器依靠空气动力进行姿态控制、升力产生等操作;而在太空,主要依靠反作用力控制姿态和轨道。设计一种能够无缝切换两种飞行控制模式并且保证飞行安全和精度的系统是极为复杂的。例如,在跨大气层飞行过程中,飞行器的气动力系数会发生剧烈变化,飞行控制系统需要能够实时感知并适应这种变化,这就需要高精度的传感器和先进的控制算法,目前这些技术还在不断研究和完善之中。
可见,“白帝”空天战机作为文创作品在理念和对未来技术启发上有其合理性,但从当下的工程技术实际可操作性角度来看,它还有很多技术障碍需要突破才能成为现实。