戰鬥機爲什麼不能飛出地球進入太空?

育兒奶爸


一架戰鬥機想脫離地球的引力飛到外太空,就要達到一個很大的速度,就是第二宇宙速度。第二宇宙速度指的是當物體(航天器)飛行速度達到11.2千米/秒時,就可以擺脫地球引力的束縛,飛離地球進入環繞太陽運行的軌道,不再繞地球運行。各種行星或衛星探測器的起始飛行速度都高於第二宇宙速度。

截止到現在,服役或服役過的最快速度的有人戰鬥機貌似是米格-25,速度最快達到3.2馬赫,約1千米/秒。不過這個1千米/秒的速度不足第二宇宙速度11.2千米/秒的十分之一。

所以目前沒有任何戰鬥機能達到這個速度,也就是沒有飛機能逃脫地球的引力進入太空。


列昂尼德圖波列夫


現在服役的戰鬥機並不能飛出大氣層進入太空,甚至連大氣層的邊緣都飛不到。至於為什麼簡單看看飛機的基本工作原理就可以了。

第一個問題,初中物理應該有這麼一個理論:

等高流動時,流速大,壓力就小,也就是伯努利原理。飛機的機翼截面並不是上下對稱,氣流通過機翼時,因為機翼上半部分氣流流動速度快,下半部分流速慢,所以造成了機翼下半部分壓力大於上半部分,合力向上,所以飛機被託舉起來。所以飛機能飛是依靠氣流的作用,注意是氣流的作用,到了外太空連空氣都沒有何來的升力問題。不用說到了外太空,飛機在大氣層內達到一定高度後因為空氣非常稀薄,氣流根本無法維持正常的升力。

第二個問題,現役戰鬥機都是用的渦扇或者渦噴發動機,這些發動機是燒航空燃油的,其工作過程就是吸入空氣壓縮後與燃油混合並燃燒再向後噴出,燃燒的過程需要氧氣的參與。到了太空沒有空氣沒有氧氣怎麼燃燒,發動機直接就無法工作,到了一定高度後發動機也會因為空氣稀薄不能正常工作的。

第三個問題,高中應該學過三個宇宙速度,想要擺脫地球引力並維持住繞地球飛行的速度是7.9公里每秒,相當於23倍音速(按照340米每秒等於1倍音速計算)。現在戰鬥機的發動機達不到這個速度,達不到就擺脫不了地球引力。

最後說幾個戰鬥機的實用升限吧,美國F15 19800米、美國F16 15239米、美國F18 15000米、俄羅斯蘇27 18000米、俄羅斯米格31 24000米、俄羅斯米格29 18013米。而目前公認的地球與外太空分界線高度為100公里,所以現有戰鬥機想飛出太空還早著呢。


雛菊西瓜Peterpan


不行的,戰鬥機是進不了太空飛行的。地球的空域是有劃分的,1000米以下屬於低空,1000米到20000米屬於高空,20000米到110公里這段屬於超高空110公里以外屬於外太空。這裡所指的太空就應該是外太空。



不能太空飛行的原因很簡單,根本就不是一類的飛行器。首先飛機的設計就是按照空氣動力學原理設計的,靠飛機的發動機推力,使飛機前行,依靠空氣的升力把飛機拖起,當進去太空的時候,空氣已經稀薄到了幾乎沒有的程度,不存在了飛機的升力存在,在地球引力的作用下,根本就不能有脫離地球引力的反作用力,無法在太空中進行任何飛行。



接著說航空動力裝置的問題,戰鬥機的發動機一般都是吸氣式的渦扇發動機,靠吸收空氣中的氧氣,進行壓縮,跟燃料混合在發動機的燃燒室中燃燒,產生大量的推力,把戰鬥機推向前進。可是當戰鬥機在超高空領域空氣變得非常稀薄,而且氧氣含量極低,根本無法維持發動機的運轉,更別說外太空根本沒有氧氣的環境了。它與🚀火箭得發動機不同,火箭發動機是自帶燃燒劑和氧化劑(一般是液氧),可以在太空中靠發動機產生的推力飛行。



還有,戰鬥機想要脫離地球引力的束縛,就得擁有較快的速度,也就是第一宇宙速度7.9公里/秒。以目前世界上飛行速度最快的戰鬥機來說,能達到2馬赫以上的就很快了,也就是兩倍音速(約700米/秒)。最快的飛機SR71(黑鳥)高空高速戰略偵察機,也就是3.5馬赫,可是這樣的速度對於第一宇宙速度來說還是太慢了。從物理學角度來說,戰鬥機根本達不到這個速度,根本飛不上太空的。



淡然小司


w君認為是沒有需求。

以目前的戰鬥機來說,通常是使用渦輪風扇發動機進行飛行,這種發東西需要從進氣道吸入空氣從噴口噴出利用反作用力推動飛機前進。如果進入過高的空域那麼大氣稀薄會導致發動機進氣不足難以產生足夠的推力。因此會造成飛機失去動力。

另外由於飛機的設計是依靠機翼等空氣動力學部件產生升力的,因此如果空氣過於稀薄那麼也沒有可能產生足夠的升力。這就會使飛機難以達到更高的高度。實際上飛機的升限並不是發動機熄火的高度,恰恰就是空氣稀薄到無法產生足夠的升力的高度。

目前太空非軍事化的進程也導致了各國沒有使用太空戰鬥機的地步。

不過話說回來,冷戰期間的確是有太空戰鬥機的計劃的。米高揚設計局在上世紀60年代就設計了米格-105戰機。這就是一款太空戰機。


現在看起來是不是很像航天飛機的佈局呢?

但是米格-105 只做了大氣層內的亞音速測試就草草收場了。而他的驚人設計指標目前還沒有任何現役戰機可以達到。4-6馬赫的飛行速度也是目前大家已經不追求的夢想。


試想在上圖的座艙中要飛六馬赫的速度是不是很酸爽?

對比美國也有太空戰機的計劃x-37 雖然這個計劃曝光資料太少,但目前外界的猜測都認為x-37是一款太空戰機。



這兩款太空戰機基本上都不具備在大氣層內自由飛行的能力,米格-105 和x-37都是靠火箭發動機進行飛行的,因此從陸地機場直接起飛會過早的耗盡燃料,一般都是採用母機帶到高空後釋放入軌的方式。所以看來既能夠在大氣層內飛還能在太空飛的魚與熊掌不可兼得啊。


軍武數據庫


要想知道為啥戰鬥機不能飛出地球進入太空,咱們就得搞明白戰鬥機的心臟,發動機的工作原理了。

國產WS-10太行發動機

現在大部分戰鬥機都使用的是渦輪風扇發動機,渦扇發動機由風扇、高低壓壓氣機、燃燒室、高低壓渦輪和排氣系統組成。它的工作原理是風扇通過飛機進氣道吸入空氣,一部分進入內涵道後經過壓氣機壓縮,使得空氣密度增大、溫度升高;之後到達燃燒室與燃油混合燃燒產生推力推動戰鬥機前進,剩餘氣體也被推出發動機。另一部分空氣進入外涵道,和燃燒後的氣體在噴口會合,既降低了戰鬥機尾焰的紅外特徵,也使戰鬥機在更低油耗的情況下獲得更高的推力。

渦輪風扇發動機工作原理

我們可以看到,戰鬥機的發動機工作離不開空氣,而外太空是沒有空氣的,所以戰鬥機無法到達外太空,這幾年俄羅斯的米格29所謂的外太空飛行,實際上只是在大氣層的平流層(離地面10-40公里)的地方飛行,沒有到達太空。

米格29在平流層飛行

有人說那火箭怎麼去的太空啊,那是因為火箭的發動機自帶推進劑,它們在燃燒室燃燒後推動火箭向上飛,為了獲得更大的推力,大家會給它使用聚丁二烯等固體推進劑或液態氧的液體推進劑,這就是所謂的固體/液體火箭發動機了。

航天飛機

美國的航天飛機實際上也是被火箭發射至外太空的一個軌道器,在外太空載著航天員進入軌道,完成任務和憑發動機脫離軌道返回地面的一個航天器組成部分,並不能憑自己的力量飛到太空。

航天飛機返回地面

總結一下就是因為戰鬥機發動機自身不具有推進劑,戰鬥機無法脫離空氣,所以無法進入外太空。


戰爭之王


想飛出地球也沒有太多要求,唯一的要求就是要達到第一宇宙速度(28440千米/小時),達不到這一條就不要瞎嚷嚷。戰鬥機怎麼啦,即使再先進的戰機速度也沒有超過5000千米/小時的,這速度連第一宇宙速度的零頭都不到,還想進入太空,那就好好做做美夢得了。

未來20年內不會出現在沒有火箭助推的情況下可以直接飛入太空的戰鬥機,雖然目前美國有不少的技術驗證機在衝刺直接飛向太空的努力,但是效果一直不是很理想。如果在未來開發出一種全新理論支持下的超高速發動機,那麼戰鬥機直接飛入太空也不失沒有可能。

現在人類做不到使戰機直接飛入太空,這可不代表未來不可以。人類的慾望就是科技發展的最大動力,只要有了迫切的需求,沒有什麼是人無法完成的事。


異域邊緣


習慣先看其他答案再做回答,不知道這算不算給自己先有個印象做個初稿。

回答這個問題,不是太複雜,也不用普及太多幹澀難懂的飛行理論知識,直接從發動機的工作原理分析就好了。也就是航空和航天的區別。

常規戰鬥機用噴氣發動機,分為渦噴、渦扇發動機兩大類,工作原理就是將大量的氣體向後,以極高速的燃氣氣流方式來推動飛機前進。

我們總結一下,整個推動過程就是下面四個步驟:進氣、壓縮、燃燒、排氣。最重要的就是進氣,所有噴氣式戰鬥機都有進氣口/道,用於大量吸入空氣(藉助空氣中的氧氣燃燒),並進入發機動進行壓縮、燃燒、排氣併產生推力。

大家都知道,飛的越高,空氣越稀薄,戰鬥機所必須的空氣就越來越少,結果就是到一定界限

20000米左右。發動機不再工作,等著自由落體吧。

來兩款美國U-2、俄羅斯米格-29太空視角。

那什麼航天器可以衝出地球,翱遊宇宙呢?只有裝備火箭發動機,自帶液氧,不以空氣中氧氣為燃燒介質做為動力來源的航天器。我們來盤點一下,目前可飛入深空的航天器。

航天飛機,美國“阿特蘭蒂斯號”、前蘇聯“暴風雪號”。

空天飛機,前蘇聯米格105.11,美國X-48、XS-1、X-37B空天飛機。

最牛太空民企“維珍銀河”


河東三叔


現代戰鬥機一般用渦扇發動機。

渦扇發動機由核心機提供能量,能量一部分用於帶動風扇,一部分用於加速燃氣。核心機包括壓氣機,燃燒室,高壓渦輪。

空氣經過前面的風扇,一部分內涵氣流被壓縮,在燃燒室和燃油混合燃燒膨脹。要是高度過高了,空氣密度就低了,吸入的空氣變少,這個動力就受到了很大的限制。嚴重的話就直接停車了。

而且空氣密度低,飛機的升力也降低了,需要更高的速度來維持。然而這時又趕上發動機疲軟,就到達了飛機的升限,不能再爬高了。

要是自帶氧化劑,增加推力,再給改成推力提供升力,那就叫火箭,不叫飛機了。自帶氧化劑,噴自己的燃燒產物,那比衝就小得多。帶同樣重量的燃料,在空氣中飛行,渦扇發動機能提供十倍於火箭發動機的衝量。因為渦扇發動機有空氣可以噴。


蛋科夫斯基


因為術業有專攻。戰鬥機從設計來說,就是用於在地球高空進行作戰的武器,它本來就不是為了進入太空而誕生的,根本不具備進入太空的條件。

雖然美國和蘇聯曾進行過太空競賽,美國提出了瘋狂的“星球大戰”計劃,蘇聯也曾設想製造能進入太空的戰鬥機,但目前為止人類的飛機作戰還僅限於地球大氣層內,還沒到兩個國家在太空進行大規模太空戰的階段。能進入太空的航天飛機、宇宙飛船、空間站,從外形、設計原理等方面與戰鬥機也差別巨大。

有這麼幾個方面,決定了戰鬥機無法飛去太空:

一是動力來源。飛機使用的發動機、航空煤油,都需要氧氣,即使是高空空氣稀薄,那也是有氧氣的。而在外太空真空環境下,要保證發動機正常工作,需要額外攜帶液態氧、四氧化二氮等氧化劑,以及其他的燃燒劑。飛行距離越遠,戰鬥機攜帶的燃料越多,這樣體積也就越大,成了個大胖墩,還能像戰鬥機一樣輕盈靈動嗎?

二是動力佈局。戰鬥機要完成複雜的動作,需要專業的空氣動力佈局,其中機翼、尾翼等都發揮著重要作用。比如,戰鬥機的一對翅膀是有弧度的,上下空氣壓力差可以保證戰鬥機的平飛。但到了外太空真空條件下,這些空氣動力佈局統統失效,它還能不能飛得起來、控制得了就存疑了,估計都操控不了,直接成了漫無目的亂飛的太空垃圾。

三是巨大摩擦力。一旦戰鬥機要飛向外太空,在進出大氣層、特別是返回大氣層時,必然會產生劇烈的摩擦,這對殼體材料、密封性能都提出了很高的要求。顯然,現在的戰鬥機還沒有用上火箭、宇宙飛船那麼高強度的材料,很可能在摩擦中成了一個巨大的火團,把飛行員給活活燒死了。

總之,在現有科技條件下,要想讓飛機具有進入外太空的能力,就得進行大規模的重新設計和改造。但那樣一來,無論是外形還是內裡,這樣的新傢伙還能算是戰鬥機嗎?乾脆另謀出路,在宇宙飛船上加個機關炮得了:—)

當然,宙姐相信,隨著科技的發展、人類向外太空進軍的加速,外太空的爭奪必然越發激烈,能在外太空作戰的戰鬥機、戰鬥飛船遲早都會出現的。

ヾ( ̄▽ ̄)~以上~拿好不謝~

我是【航天科學傳播平臺 語宙】歡迎關注!


語宙


實際這個問題很有科普的意義。為什麼有日升日落?一般都會答是地球自轉。那麼人和動物為什麼不會被甩出去?這個問題的答案可能是???........。這與地球引力有關,地球引力有多大?月亮距離地球有38萬公里,地球都能吸得住,逃不出地球引力,月亮只能圍繞地球轉。所以人與動物不會被地球自轉甩出去。那麼,飛機也不會逃出地球引力飛入太空。那麼為什麼有的航天器會飛到宇宙深空呢?這就關於速度的問題。

當飛行器的速度達到每秒7.9公里的第一宇宙速度時,飛行器繞著地球轉,不在落回地面,如同步衛星。當飛行器的速度達到每秒11.2公里的第二宇宙速度時,飛行器就脫離地球引力飛入太陽系,圍繞太陽轉。當飛行器速度達到每秒16.7公里的第三宇宙速度時,飛行器飛出太陽系,脫離太陽引力,進入更大引力的星系。

每秒7.9公里的速度,你眨一下眼睛,就得到15裡地以外去找了。

這回就知道飛機為什麼飛不到太空了吧。因為它達不到這樣的速度。
往那兒跑?


分享到:


相關文章: