极速传奇:全球十大最快飞行器

小白瞎吹 2024-10-07 10:42:44

(一)太阳神 2 号探测器

美国宇航局在 1976 年 1 月 15 日发射的太阳神 2 号探测器,可谓是速度传奇的代表之一。它于 4 月 17 日抵达环日轨道并对太阳展开深入研究,轨道距离太阳表面高度一度达到 0.29 个天文单位,这一数据刷新了当时的记录。太阳神 2 号的飞行速度更是惊人,达到每小时 15 万英里,约合每小时 24 万公里。至今,这两个探测器仍然运行在环日轨道上,见证着人类在航空航天领域的探索历程。

(二)太阳神 1 号探测器

太阳神 1 号探测器于 1974 年 12 月 10 日发射升空,其主要目的是研究太阳的动力学过程。美国宇航局成功将探测器部署到环太阳椭圆轨道上,距离太阳表面大约 1 个天文单元。它的运行速度达到每小时 14 万英里,约为每小时 22 万公里,虽然速度略小于太阳神 2 号,但在当时也是令人瞩目的成就。直到 1982 年,太阳神 1 号仍然向地球发送数据,为科学家们提供了大量关于太阳的宝贵信息。这些探测器的成功发射和运行,不仅展示了人类在航空航天技术方面的卓越成就,也为我们深入了解太阳和宇宙空间提供了重要的窗口。

二、星际探索的先锋

(一)旅行者 1 号探测器

旅行者 1 号探测器于 1977 年发射升空,其任务是研究外太阳系。它以每小时 3.8 万英里(约每小时 6 万公里)的速度飞行,是目前离地球最远的人造天体。2013 年 8 月 25 日,旅行者 1 号飞出日光层,进入星际空间。它的发射标志着人类对宇宙深处探索的重要一步。

旅行者 1 号探测器重量为 721.9 千克,主结构是一个扁平的十面棱柱体,顶部装有直径为 3.7 米的抛物面天线用于定向通信。探测器上还携带了各种科学仪器,如宇宙线探测计、等离子体探测器、广角摄像机、窄角摄像机、紫外光谱仪等。此外,它还配备了两枚核电池为其提供能量。

(二)新视野号探测器

新视野号探测器是专门探索冥王星的人造宇宙飞船,于 2006 年发射。其任务目标是研究冥王星及其卫星,揭示冥王星之外物体的秘密。新视野号的飞行速度非常快,达到每小时 3.6 万英里。

2015 年 7 月 14 日,新视野号成功完成了对冥王星系统的首次探索,并发回了珍贵的照片和数据。它为我们带来了冥王星的多种地质特征,包括山脉、山谷、平原和冰川等。新视野号的探索成果不仅让我们对冥王星有了更深入的了解,也为研究太阳系外其他天体提供了重要的参考。例如,科学家通过对新视野号传回的数据进行分析,发现冥王星上存在冰火山活动,部分火山高达 7 千米。此外,新视野号还在 2019 年飞过了一个柯伊伯带天体 Arrokoth,为行星科学家带来了关于行星形成的变革性发现。尽管新视野号计划探测第三个柯伊伯带天体的任务被太阳物理学任务替代,但它在过去十几年里为我们了解冥王星和柯伊伯带提供了许多宝贵的数据,对未来的行星探索任务仍有着重要的影响。

三、彗星探索的使者

(一)星尘号探测器

星尘号探测器是美国国家航空航天局于 1999 年发射的行星间宇宙飞船,主要目的是探测维尔特二号彗星和它的彗发成分组成。这个重达 380 公斤的探测器在任务期间达到了惊人的速度。星尘号探测器以每小时 4.6 万公里(约 2.8 万英里)的速度飞行,是子弹速度的 6 倍。2004 年 1 月 2 日,星尘号飞越维尔特二号彗星,从彗星彗发收集到彗星尘埃样品,并拍摄了详细的冰质彗核图片。2006 年 1 月 15 日,星尘号返回舱在地球着陆,返回仓的速度达到 12.9 km/s(28,860 英里 / 小时),是进入大气层最快的人造宇宙飞行器。

星尘号的成功为人类对彗星的研究提供了宝贵的资料。它的探测器由洛克希德・马丁宇航公司设计制造,整合了多种先进组件。星尘号的软件系统叫 VxWorks,是一种嵌入式操作系统。在执行任务过程中,星尘号还于 2002 年 11 月 2 日从 3300 千米的位置上拍摄了小行星 5535 Annefrank 的图片,并在 2000 年 3 月 - 5 月和 2002 年 7 月 - 12 月,用另一部分气凝胶收集器捕获了星际尘埃。

(二)阿波罗 10 号宇宙飞船

阿波罗 10 号宇宙飞船是美国宇航局 1969 年 5 月 26 日执行的一项重要任务,此次任务是登月的预演。阿波罗 10 号创造了每小时 24000 英里的速度记录,这个速度虽然在众多飞行器中不算最快,但作为载人宇宙飞船的速度纪录,被吉尼斯世界纪录认可。

阿波罗 10 号首次将登月舱带入月球轨道进行测试,在测试中,登月舱离月球表面仅 15.6 千米。它进行了登月全过程的演练飞行,绕月飞行 31 圈,两名宇航员乘登月舱下降到离月面 15.2 公里的高度。阿波罗 10 号也是人类航天史上第一个从太空发回彩色现场录象的任务,为人类探索月球和太空提供了珍贵的影像资料。

四、航天飞机的速度传奇

(一)发现号航天飞机

发现号航天飞机是美国国家航空暨太空总署旗下第三架实际执行太空飞行任务的太空梭。它主要负责进行各种科学研究与作为国际太空站计划的支援。发现号航天飞机由轨道飞行器、固体燃料火箭助推器和外挂燃料箱三大部分组成。

发现号航天飞机的飞行速度达到每小时 1.74 万英里,相当于子弹速度的五倍。自 1984 年以来,它共成功飞行 30 次,累计飞行 365 天,运行约 2.38 亿公里,曾搭载宇航员 240 余人。发现号航天飞机可谓功勋卓著,它将著名的哈勃太空望远镜送入轨道、携带第一位搭载美国航天飞机升空的俄罗斯宇航员、第一位女性宇航员驾驶航天飞机与俄罗斯和平号空间站实现首次对接,在美国两架航天飞机爆炸后,两度承担重返太空的重任。

(二)哥伦比亚号航天飞机

哥伦比亚号航天飞机是美国第一架正式服役的航天飞机。它以美国第一艘绕北美太平洋上岸运行的美国飞船和美国标志性女性的名字命名,也是第一架成功实现近地轨道飞行的美国航天飞机。哥伦比亚号航天飞机的主要任务包括发射卫星、进行科学实验等。

哥伦比亚号航天飞机的飞行速度为每小时 1.7 万英里。它的机舱长 18 米,能装运 36 吨重的货物,外形象一架大型三角翼飞机。机尾装有三个主发动机和一个巨大的推进剂外贮箱,里面装有几百吨重的液氧、液氢燃料,附在机身腹部,供给航天飞机燃料进入太空轨道;外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。整个组合装置使 “哥伦比亚” 号能在八分钟左右达到两万七千公里的时速。哥伦比亚号航天飞机在其服役生涯中,成功执行了 37 次太空任务,为人类的太空探索事业做出了巨大贡献。然而,2003 年 2 月 1 日,在哥伦比亚号航天飞机第 18 次飞行完成任务返航时,仅差 16 分钟快到地面的瞬间爆炸解体,机上 7 名航天员壮烈牺牲。这一悲剧也让人们更加重视航天飞机的安全性问题。

五、高超音速飞行器的崛起

(一)X-43A 高超音速飞行器

X-43A 高超音速飞行器是美国国家航空航天局(NASA)研发的一款具有重大突破意义的飞行器。其研发背景是为了探索除传统火箭动力外,将新动力系统用于太空飞行的可能性。

X-43A 的飞行速度令人惊叹,最高可达每小时 11200 公里,接近 9.8 马赫。它是使用外进气动力的飞行器中,速度最快的 “纪录保持者”。这样惊人的速度得益于其独特的超声速燃烧冲压发动机。这种发动机属于内燃机的一种,从大气中吸入空气燃烧,与传统高速飞行时所使用的火箭引擎不同。

在大气层内,X-43A 占据着重要的地位。它创造了大气层内最快飞行记录,在 2004 年 11 月的一次试飞中,X-43A 最后在短暂的冲刺之后做出接近 9.8 马赫的超高速飞行,飞到离地表超过 35 公里远的高空。在此之前,大气层内的最高飞行速度纪录是 1967 年由威廉・J・耐特所驾驶的 X-15 实验机创下的 6.7 马赫,但当时使用的是火箭动力来推进。而进气引擎的最高速纪录是美国空军的 SR-71 黑鸟式超音速侦察机创下的约为 3.2 马赫。相比之下,X-43A 的速度优势十分明显。

X-43A 的试飞过程充满挑战。2001 年 6 月 2 日,首次试飞因飞马座火箭要穿越音障的瞬间发生预期外的共振问题而失败。但 NASA 并未放弃,经过不断改进,2004 年进行的两次试飞均获得了成功。

(二)火箭测试平台

火箭测试平台是用于测试飞行器高速性能的重要设施。其测试目的主要是在短时间内达到高速,以检验飞机的性能。

工程师将飞机固定在测试轨道上,并以火箭动力为其提供动力。火箭测试平台的速度能够达到每小时 6453 英里。虽然这个速度与一些先进的飞行器相比不算最快,但它在测试飞行器性能方面发挥着重要作用。通过在测试平台上进行高速测试,可以收集到大量关于飞行器在高速状态下的性能数据,为飞行器的进一步改进和优化提供依据。

六、军用飞行器的速度巅峰

(一)猎鹰 HTV-2 号超音速飞行器

“猎鹰 HTV-2 号” 超音速飞机是美国军方研制的史上飞行速度最快的无人飞机。其速度可达每小时 13000 英里(约 20 倍音速,约合每小时 2.8 万公里)。该战机可携带 5 吨重的物资,能在 2 小时内抵达世界任何地方。

“猎鹰 HTV-2 号” 计划始于 2003 年,美国军方想要建造一种能在一小时内到达世界任何地方的飞机。它采用了 Typ Minotaur IV 发动机技术,将在加利福尼亚的范登堡空军基地升空试飞。在与火箭分离后,以高超音速度在大气层飞行,最后降落在太平洋中部夸贾林环礁的里根实验场,飞行 8000 公里,以检验飞机的绝热性和气体动力驾驶的稳定性。

“猎鹰 HTV-2 号” 每架造价 3.08 亿美元,是美国 “全球快速打击计划” 的重要项目,符合美国对攻击时间敏感目标、加固目标等方面的作战需求,有助于美国实施 “量身定做” 式的威慑。

(二)X-15 试验机

X-15 试验机是由 NASA、美国空军、海军和北美航空公司共同研制的一种高超音速火箭动力实验机。它在 20 世纪 60 年代打破了许多速度和高度的记录,到达了外层空间的边缘,并返回了有价值的数据,为飞机和航天器的设计提供了重要的资料。

X-15 的最高速度为每小时 4,520 英里(7,274 公里 / 小时)或马赫 6.72,是有人驾驶的飞机中有史以来最高的速度记录,这一记录至今仍未被破。X-15 机身表面复盖有一层称作 Inconel X 的镍铬铁合金,可抵御高速飞行时产生的 1200 度高温。它由一架 B-52 载机带入空中,自身携带的燃料只能飞行 80~120 秒,余下来的时间只能无动力滑翔。

在 X-15 整个试验飞行过程中,研究人员根据其飞行数据总共撰写了 765 份有价值的研究报告,为航空航天技术的发展做出了巨大贡献。

(三)SR-71 黑鸟战略侦察机

SR-71 黑鸟高空高速战略侦察机由美国洛克希德公司制造。其机体重量的 93% 为钛合金,气动外形为三角翼、双垂尾,发动机布置在机翼上。最大起飞重量达到了 77.11 吨,最大飞行速度 3.2 倍音速,侦察高度 24000 米,作战半径 1930 千米。

SR-71 配备了天文导航装置、激光测距装置、电子对抗装置、合成孔径测视雷达、高分辨率照相机、红外和电子探测器等设备,具备全球侦察能力,可以摆脱音速 2 - 3 倍的空对空导弹与地对空导弹的袭击。洛克希德・马丁公司一共生产了 32 架 SR-71 侦察机,该机型还未有公开的被击落的记录。

(四)米格 - 25 战斗机

米格 - 25 战斗机是前苏联米高扬设计局于 20 世纪 60 年代末为苏联空军研制的一型高空高速截击 / 侦察机。它是当时世界上第一架飞行速度超过 3 马赫的战斗机,最大起飞重量 37500 千克。

米格 - 25 战斗机在研制过程中采用了全新的不锈钢材料,突破了飞机飞行过程中的 “热障” 问题。该机共有 4 个武器挂架,可挂 4 枚雷达制导或红外制导的空对空导弹。米格 - 25 战斗机总产量约 1200 架,除在苏联国土防空军服役之外,还曾出口到阿尔及利亚、伊拉克、利比亚和叙利亚等国家。

(五)贝尔 X-2 试验机

贝尔 X-2 试验机于 1955 年首飞,巡航速度达到 3.196 马赫(约合每小时 3700 公里)。它是美国研制的一种高空高速试验机,主要用于研究高速飞行对飞机结构和空气动力学的影响。

然而,贝尔 X-2 试验机的命运多舛。在试飞过程中,面临着许多技术难题和风险。由于高速飞行带来的巨大压力和热量,飞机的结构和系统承受着极大的考验。尽管如此,贝尔 X-2 试验机为后来的航空技术发展提供了宝贵的经验和数据。

(六)XB-70 轰炸机

XB-70 女武神轰炸机设计于上世纪 50 年代末,是一款超音速轰炸机。其最大飞行速度超过 3 马赫(约合每小时 3675 公里)。

XB-70 的设计理念是具备高速突防能力,能够在敌方防空系统反应之前完成任务。它采用了独特的三角翼布局和先进的发动机技术。然而,由于成本高昂和技术难题,XB-70 仅生产了两架,其中一架在 1966 年毁于事故。

(七)米格 - 31 战斗机

米格 - 31 战斗机设计于 20 世纪 70 年代末。其最大飞行速度 2.83 马赫(约合每小时 3400 公里)。

米格 - 31 战斗机在全球范围内的数量相对较少。它主要装备于俄罗斯空军,用于执行防空、截击等任务。米格 - 31 具备强大的雷达系统和武器装备,能够在远距离上发现和攻击目标。

(八)F-15 战斗机

F-15 战斗机设计于 20 世纪 70 年代。其最大飞行速度为 2.5 马赫(约合每小时 3062 公里)。

F-15 战斗机在全球范围内广泛分布。它是美国空军的主力战斗机之一,也被出口到多个国家。F-15 具备出色的机动性、武器系统和电子设备,在空战中表现出色。

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