雷神公司高超音速进攻及防御技术——定向能、热管理、小卫星星座、数字孪生

云脑智库 2022-08-16 00:00 1640浏览 0评论 0点赞

加速脱碳并实现交通运输与能源网融合的解决方案 中端示波器性能提升“秘籍”，工程师们都在悄悄关注

高超音速时代在军事行动中的挑战是巨大的。雷神科技公司雷神导弹与防御公司总裁韦斯·克雷默（Wes Kremer）向投资者讲述了整个公司的团队如何合作，以开发解决防御高超音速带来的科学和工程问题。高超音速一般定义为以5马赫或更高的速度飞行的武器。

“我们得走得更快，我们还得走得更远：我们必须能够在更远的距离检测威胁，我们必须能够在更远的距离瞄准目标，我们必须能够在更远的距离上关闭杀伤链。”克雷默说。他用军事术语来形容击溃目标的过程。“我们必须能够跨多个领域做到这一点。我们如何跨领域开展工作以及如何解决这些类型的问题，是我们在该业务中真正发挥协同作用的地方。”

雷神科技公司在热管理、推进、导弹开发以及地面和天基传感等领域拥有深厚的专业知识，将新的解决问题方法与几十年的制度知识结合起来，使美国军队和盟友在高超音速军事行动时代具有优势。

热管理
高超音速武器，从定义上讲，是关于速度的。它们以每小时3800英里的速度飞行，这就是工程挑战的开始。

最大的一个挑战是空气经过快速行驶的飞行器时，摩擦产生的热量。许多材料无法承受这种热应力。更多的耐热材料往往很重，非常昂贵，或者两者兼而有之。使用它们可以解决一个问题，但也会产生其他问题：更重的机身需要更多的推进力才能达到速度，这需要更强大的发动机和更多的燃料，这增加了重量，增加了成本。

雷神科技公司一直在努力克服这些热问题，今天他们正在将这些知识应用于高超音速。例如，雷神导弹和国防公司正在与雷神科技公司的另一家业务柯林斯航空航天公司合作，探索先进材料的使用，例如那些保护发动机罩的材料，刹车组件和其他部件来自高温-以帮助解决高超音速飞行带来的热管理问题。

柯林斯一直在与雷神导弹和国防公司合作研究高超音速解决方案。现在，协作不仅更容易，而且在公司的战略下，利用一个企业的技术和知识为另一个企业造福是当务之急。

推进
当然，还有一个问题，就是让飞行器跑得这么快。美国国防部表示，它不仅想要助推滑翔高超音速（火箭推进到大气层的边缘）也需要超燃冲压发动机驱动的高超音速（它们利用周围快速通过的空气为推进提供氧气）。雷神科技公司正在与美国军方合作，以加强其高超音速打击能力。2021年6月，该公司收到了一份价值3300万美元的美国空军合同，将开发一种固体火箭助推、空气助燃的高超音速常规巡航导弹，该导弹可以从现有的战斗机或轰炸机发射。这项倡议是南十字星综合飞行研究实验（SCFIRE）初始阶段的一部分，该实验是与澳大利亚合作开发高超音速能力的项目。

根据之前雷神公司和诺斯罗普·格鲁曼公司2019年签订的合作协议，该公司还在开发一种名为高超音速武器概念（HAWC）的进攻系统。他们正在将诺斯罗普·格鲁曼公司的超燃冲压发动机燃烧室集成到雷神科技公司的高超音速武器中。2021年，美国国防部高级研究局成功试射了工业团队的HAWC导弹。

战胜威胁
防御高超音速武器的困难在于，除了速度和射程外，它们的机动性也非常高。对抗这种武器组合的一种方法是分层建立防御，在陆地、海上、空中和太空上使用传感器来探测和跟踪目标，使用动能和非动能武器等效应器来抵消威胁。

击败高超音速导弹攻击的第一个机会是在它发生之前——这个想法在军事术语中被称为“发射左翼”。雷神科技公司在该领域的部分做法是使用电子战和定向能，例如可以干扰和禁用攻击性系统的高功率微波。

由于看到威胁是击败威胁的关键，雷神导弹和国防公司正在升级其地面雷达，采用氮化镓技术，以增强射程，增加360度感知的检测和识别能力。

该业务还利用进攻能力发展的经验教训来开发防御系统。虽然它们的目的不同，但防御和进攻系统有许多共同的因素，包括速度、材料和时间。

正在开发的能力将补充雷神科技公司强大的武器系统。除了用先进技术增强雷达以更好地探测高超音速之外，该公司还在探索传感器融合的可能性，即通过指挥和控制跨域将传感器联网，以增强威胁的感知。这包括地面上和太空的传感器。

天基传感
高超音速武器的速度和射程已经把防御它们的任务带到了太空。在太空中，传感器可以在发射发生的那一刻- -甚至在发射之前- -探测到发射。

雷神科技公司雷神情报与空间导弹警告和防御任务区主管Rob Aalseth说：“在高超音速方面，每一分钟都很重要。”

他的团队正在开发一系列广泛的太空技术，以探测、跟踪和拦截高超音速武器的所有飞行阶段。

阿尔斯说：“我们公司与众不同的是，我们在太空、空中和地面上拥有端到端导弹击溃能力，我们可以利用我们的能力和专业技能组合，在整个高超音速杀伤链中执行任务工程。”“我们开发和建造硬件和软件，然后集成它，无论是在太空还是在地面。”

他说，这些系统包括光学和红外传感器、指挥和控制系统、地面任务管理以及处理和分析大量数据的算法。雷神科技2020年收购蓝峡谷科技公司也实现了小型卫星的研制。

阿尔斯说，小型卫星的星座是更智能、更有弹性的防御的基础。与其将一颗大型、精致和昂贵的卫星送入太空- -并使其成为对对手有吸引力的目标- -我们的想法是将导弹防御工作分配到更小、更简单和更消耗性的卫星中。

除了在正确的位置安装正确数量的传感器之外，它们还必须比以往任何时候都更快地处理信息。

“延迟是战胜高超音速威胁时要解决的关键参数。它会影响所有其他参数，”Aalseth说。

在这方面，雷神情报和太空公司使用先进的导弹探测和跟踪算法，可以在轨道卫星上执行高精度的导弹跟踪处理。

“到目前为止，所有其他系统都不得不将数据发送到地面进行处理，”Aaleth说。“那是浪费时间。”

快速发展
提供高超音速能力提出了另一个挑战：美国军方希望他们比传统的采购程序所允许的更快。

“威胁的发展速度如此之快，以至于以前的时间表并不支持战士所需要的执行任务的高速、远程武器，”奥托，雷神导弹和国防高级高超音速武器高级主管说。雷神科技公司采用了数字工程方法，包括构建数字孪生，或虚拟副本，以及使用建模和模拟来收集预测分析。

奥托说：“在数字环境中工作，我们可以消除测试，因为测试既耗时又昂贵。”。“数字模型越先进，我们就能越快地将系统部署到现场。”

建模和模拟依赖于测试数据的保真度，随着与行业合作伙伴、学术界和盟友增加测试和共享数据，这将得到改善。

雷神科技公司正在与亚利桑那大学、普渡大学、美国空军学院和其他学术机构合作，进行高超音速研究和测试，包括使用风洞模拟飞行条件，加速开发。

“与大学的合作将人们和想法聚集在一起，有助于为即将到来的工作奠定基础。”大学的合作关系正在帮助创建培训课程，包括应用研究和新的学位和认证项目，以培养未来的高超音速工程师。

奥托说，分享专业知识、资金和基础设施对于应对当前和未来的威胁至关重要。

“我们是第一个成功测试HAWC的公司，因此我们取得了很大的进展...飞行系统，并从这些活动中学习，这有助于我们进一步改进我们的系统。”奥托说。

登录阅读全文



免责声明：该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系： nick.zong@aspencore.com！

云脑智库努力是一种生活态度,与年龄无关!专注搬运、分享、发表雷达、卫通、通信、化合物半导体等技术应用、行业调研、前沿技术探索!专注相控阵、太赫兹、微波光子、光学等前沿技术学习、分享

进入专栏

文章：4353篇粉丝：145人

关注  私信

雷神公司高超音速进攻及防御技术——定向能、热管理、小卫星星座、数字孪生

立即预约直播：半导体设计及工艺仿真全解析

最近文章

热门文章

推荐

最新资讯