有这么一款革命性发动机可以将飞行器以0速度启动,并保持16倍超音速飞行,那么从我国上海飞美国旧金山也不过2小时。
如果用在空天战斗机上,那么其高度可直接从地面升至30千米的高空,如果将这种发动机装置在东风21弹道导弹上,那么就相当于洲际打击武器,杀伤力之大可想而知。
这并不是痴人说梦,如今我国已经完成此类发动机设计方案,消息一公布,西方媒体发出尖锐爆鸣声“这将领先美国20年”。
届时不仅国际公认难题“推力陷阱”迎刃而解,我国里程碑式腾云工程也稳了,那么究竟是什么样的发动机将会造就这一切呢?
首创发动机
据《南华早报》消息:我国高超音速发动机科学家,已经设计出一款全新吸气式发动机-旋转爆震+斜爆震,届时困扰国际高超音速领域科学家多年的“推力陷阱问题”将不再是问题。
更令人意想不到的是,该理论动力方案公布后不久,一架搭载旋转爆震发动机和斜爆震发动机的无人机成功在我国西北某科研基地顺利起飞翱翔天空。
这无疑说明,我国在旋转爆震发动机领域取得重大进展,拥有了全球首创的高超音速动力解决方案。
下面我们将逐步分析“旋转爆震发动机和斜爆震发动机”其突破性意义的具体体现。首先来看世界性难题“推力陷阱”。
推力陷阱问题主要指推进系统在非设计工作中性能差,动力不足,不能给飞行器提供正常加速度,当飞行器达到一定速度后,推力下降,发动机无法稳定工作,不能持续提速。
而根据现有资料显示,新型发动机是将两种不同类型的发动机串联于一体,旋转爆震发动机与斜爆震发动机属前后部分。
速度达不到7马赫时前置发动机工作,升到7马赫后置发动机工作。可以简单理解为将两种发动机优势合二为一。
旋转爆震发动机是将爆震波在旋转的转子上传播,通过产生高速气流而产生推力,且这种推力要比传统喷气发动机更高效,速度可达5到6马赫左右,可以实现连续的爆燃,完全不用点火,最大推力接近3吨可持续4到5分钟。
斜爆震发动机则利用爆震波在喷口前向传播,形成推力,在高温气体作用下,更多空气被吸入且再次与燃料进行混合,接连不断爆震循环,获得更大加速度。
因此当这两种发动机进行结合后,不仅提高了飞行器的飞行速度,提高了燃料使用率,还能够让飞行器实现高超音速平稳飞行。
更值得一提的是,旋转爆震发动机和斜爆震发动机相结合的动力方案是我们国家独有,全球首创。
据说这种方案形成背景,是我国科研人员通过低马赫速飞行条件下,在圆锥形或者圆柱形平台,诱导斜爆震燃烧的可能性,来对两种工作原理有差异的发动机进行结合。
可以说如果未来这种发动机实验研发成功,那么它将是6马赫到17马赫飞行器最理想的动力,而这个动力效果又恰好是保证我国腾云工程顺利实现的最关键部分。
与腾云工程关系
早在2017年时,我国航天科工集团就向社会公开了“腾云工程”相关方案,并展示了空天飞行器的模型。
总结来说,这是我国第一代能够往返太空和地球,重复多次使用,可执行航天发射任务的航天器。这种航天飞机无需专门的发射基地,完全可以在普通机场起飞降落,如果航天飞机一旦研发成功,将在我国航天业树立里程碑式意义。
它的飞行过程是一级飞行器背着二级飞行器,从机场起飞到大气层后快速爬升到30千米处、实现分离。一级飞行器返回机场,二级飞行器加速飞升至相应轨道,达成既定目标后再返回机场。
可除了火箭,还没有一种足够成熟的动力能够将飞行器从0速度推进到7到10马赫,且推到30千米的高空。
但是“爆震发动机和斜爆震发动机”相结合的模式却可以完全做到。前文已经说过爆震发动机模式下,飞行器可以从0速度启动,且不存在推力陷阱问题。
在震动发动机的作用下,外部空气与燃料混合点燃,产生强大冲击波,为飞机持续提供大推力。
当飞行器的速度超过7马赫时,发动机的后半部分斜爆震发动机迅速启动,燃料与空气产生斜激波,斜激波使得燃料爆震燃烧,飙至2800°,100个大气压,引发超强动力推至14马赫左右。
不仅如此斜爆震发动机由于通过激波驻定爆轰方式,让气流在气道中不断压缩,完全可以实现高效点燃燃料,利用率亦高达80%。
而目前我国高超音速飞行器的推进系统是由火箭和超然冲压发动机组成的,因为要携带燃料与氧供应器,不但效率低,发动机还得在4马赫下才能启动,一旦升到10马赫,推力马上下降。
由此可以看出,如果将方案中全新发动机应用到腾云工程中,完全能够提高空天飞机的飞行速度,使得航天发射任务更加经济、高效进行。
最后
不过值得一提的是,美国航天公司也展示了一款将涡轮机、亚燃冲压、超燃冲压和旋转爆震全部整合在一起的DMRJ发动机,据说飞行速度已达5马赫以上且成功通过一系列实验。
事实上这种旋转爆震发动机技术,相当于拼凑体本身结构复杂,并不是连续旋转,只有间歇性爆震燃烧,所以想要超过10马赫相当困难。
因此从极限速度这个角度来说,肯定是比不上“爆震发动机和斜爆震发动机“模式,截至目前为止,我们国家在这一代发动机的进展速度已经超过美国,或许不久的未来我们的第六代战斗机也会更多一种发动机可选择。
你认为中国在旋转爆震发动机的研发上,是否算超越美国呢?评论区讨论下吧。
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