中国的新型可变形机翼导弹可实现高超音速飞行中变形

中国公布了一款具备可伸缩机翼及实时形状控制能力的"可变形"高超音速飞行器。

据报道，中国科学家已研制出一款新型"可变形"高超音速飞行器原型，其飞行速度可超过5马赫（时速6174公里）。报道称，这项新技术能在飞行中途改变形状。

其变形能力包括可向内折叠的伸缩机翼，从而使飞行器外形更流畅、更紧凑。这有助于降低高超音速飞行器的阻力，使其能够实现极高速飞行。

当机翼展开时，能提供额外的升力和机动性，使其更有效地转弯或滑翔。更重要的是，机翼展开状态能提供额外升力和机动性，从而更有效地实现转弯或滑翔。

据专家表示，这种灵活性被视为高超音速技术领域的"圣杯"，因为大多数高超音速飞行器必须在利于速度或利于控制的形状中二选一，无法兼顾。

这款新型"可变形"高超音速飞行器由国防科技大学王鹏教授团队研制。国防科技大学是中国重要的军事院校背景研究机构。

他们的论文已发表在《航空学报》上，并且不仅仅是理论 —— 团队已经完成了半实物仿真测试。

强大的可变形高超音速飞行器

半实物仿真测试意味着控制系统（飞行"大脑"）与真实硬件及在模拟飞行环境的仿真器中运行的传感器相连。这表明该系统能在实时环境中与物理部件协同工作，而不仅限于计算机模型。

这项新技术也可能带来重要的军事影响。中国已展示过CJ-1000高超音速巡航导弹，宣称其能打击数千英里/公里外的移动目标，甚至是飞机或舰船。

这在此前大多数专家认为是不可能的，因为高超音速飞行通常需要以牺牲机动性来换取速度。理论上，这种新型可变机翼概念可能为中国的高超音速能力带来一些有趣的新可能性。

首先是能提供一种可快速飞行（机翼收起）抵达目标区域的飞行器。随后，这种飞行器可略微伸展机翼进行转向、俯冲或改变轨迹，使得拦截或预测变得极其困难。

如果关于这款新型高超音速飞行器的说法属实，它将赋予中国在突破防御或打击航空母舰、隐身飞机等机动高价值目标方面的显著优势。

但挑战依然存在

然而，这并非没有挑战。以5马赫以上速度飞行意味着飞行器可能经历超过2000摄氏度的高温，足以使金属软化并使空气电离。

它还必须承受巨大的气动力，这意味着每个活动部件都可能成为潜在的故障点。这款新型飞行器还额外面临着活动机翼带来的问题。

为此，每一次形态改变都会改变空气动力学特性，从而改变飞行器所受的力，进而影响控制。除了团队必须克服的机械问题外，飞行器的机载计算机必须每瞬间重新计算升力、阻力和稳定性。

团队解释称，这意味着驱动执行机构（电机）必须毫无延迟或振动地物理移动机翼。但导弹上的机载计算机体积小、坚固耐用，并非超级计算机。

军事以外的应用

因此控制算法必须超高效，能够在无需巨大计算能力的情况下做出即时、稳定的决策。王鹏团队声称，他们利用一种融合了几项新创新的新算法解决了控制问题。

其一是高阶系统建模，即对飞行器每个部件行为方式的非常精确的数学描述。其二是一种称为"预设性能控制"的方法，能预先设定精确的性能目标（如最大误差、响应时间等）。

最后，这款新型飞行器采用了超螺旋滑模控制，这是一种先进的控制方法，能够处理不确定性和噪声，且不会产生通常损坏执行机构的"抖振"现象。

除了军事应用，这项新技术也可能为从商业飞行到货运等各种行业带来其他益处。

对于前者，全球商务飞行时间可能从现在的10-12小时大幅缩减至1-2小时。同样，它也可能为跨大陆快速货物运输开启大门。

如果关于这项新技术的消息属实，这将标志着自该领域起步以来高超音速技术的最大飞跃之一。这也可能是一个信号，表明中国正在挺进其他少数国家（即便在机密项目中）也难以掌握的领域。

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