美國陸軍最近成功進行了一次高超音速測試,以驗證新開發的雨場模擬器,這標誌著在極端飛行環境理解方面邁出了一步。這次測試於 12 月 11 日在氣動物理研究設施(ARF)進行,使用了陸軍最強大的輕氣體發射器系統之一,該系統能夠以高超音速發射大型彈丸。根據 ARF 的說法,這種新型模擬器旨在幫助模擬飛行器在高超音速下穿越雨場時的反應。ARF 的經理兼技術首席工程師 Zack Perrin 在聲明中表示,這個設施的規模相當於一艘航空母艦,內部擁有多種工程工具,稱為輕氣體發射器。
ARF 的使命是以經濟有效的方式提供先進的高超音速氣動數據、超高速撞擊物理數據和武器系統性能數據,以支持陸軍和國防部的工程工作。目前研究的一個主要目標是理解和模擬飛行器在高超音速下的雨場行為。根據美國陸軍的資料,其最大的系統為 254 毫米輕氣體發射器,是陸軍中最快的發射器,能以最高達 1.9 英里每秒(3 公里每秒)的速度發射約六英寸寬的彈丸。而直徑約 2.7 英寸的小型彈丸則可在超過 3.7 英里每秒(6 公里每秒)的速度下發射。
為了支持這個目標,該設施開發了一種人造雨場系統,能夠產生受控的水滴流。該系統使用裝滿水的水庫和精確對準的中空針頭,將水滴直接釋放到彈丸的飛行路徑中。這種設計是模塊化的,允許研究人員調整水滴的大小、間距以及彈丸在飛行過程中遇到的水滴流數量。這種靈活性使研究人員能夠詳細研究不同雨況對高超音速飛行器的影響。
最近對雨場模擬器的測試產生了高質量的數據,並證明了測試執行的可靠性。多次超高速射擊已成功完成,並計劃使用不同的彈丸和速度進行額外測試,以滿足多個研究客戶的需求。根據 ARF 的資料,12 月的測試是該項目的第三次測試,並且是首次使用非球形彈丸。結果預計將提高高超音速系統在實際天氣條件下的建模準確性。
該項目專注於在控制條件下捕獲高速度數據,以重現飛行過程中遇到的雨場。在前兩次實驗中,約有棒球大小的尼龍球以接近馬赫 8 的速度被發射,這些彈丸沿著 254 毫米的飛行路徑穿過多個人造雨場。這些早期測試的主要目標是評估和獲得對過去幾個月內開發的先進成像和光學診斷系統的實際經驗。
儘管面臨挑戰,這些測試成功評估了幾種高速度成像方法來收集實驗數據。每次測試都呈現獨特的條件,強化了在過程中適應性和解決問題的重要性。工作通常從了解客戶需求開始,這些需求因項目而異。接著,團隊設計實驗,這是決定測試成功的關鍵步驟。根據團隊的說法,一旦設計確定,注意力就會轉向建造和配置設置。這一階段涉及密集的實操工作和精確的實施。
在發射過程中,工作人員在厚混凝土屏障後保持安全,而發射本身發出的聲音較為柔和,而不是劇烈的爆炸聲。隨後,研究人員集中精力進行數據處理、清理設備,並為重複測試或轉向新配置做準備。通過增加可供武器系統設計師使用的實驗知識體,戰鬥人員能夠獲得更好的工程工具和可靠的信息。




