欢迎光临
我们一直在努力

飞机加速神器:超声速燃烧!

天下武功唯快不破,军用飞机更是如此。

可是,上世纪60年代美苏先后开发出SR-71“黑鸟”及米格-25两种 3倍声速飞机后,这一纪录便再无刷新、沉寂多年。究其原因,就在于涡轮发动机的速度极限就在于此,要想“再加速”,必须引入颠覆性的新概念发动机。目前,最被航空航天大国看重的,首推“超声速燃烧冲压发动机”,简称“超燃冲压发动机”。

所谓冲压,就是利用飞行器飞行时的迎面气流的压力,使其进入发动机后自然压缩,而现代涡轮发动机则需要串联多个压气机涡轮、实现对空气的压缩。

飞行器的速度越快,发动机的推力就必须越大,为了提供更多的氧气与燃料反应,空气的压缩率就必须足够大。这时,涡轮发动机就需要更多更大的压气机,这必然导致自身重量大幅增加。增加的推力又被额外的重量消耗,甚至得不偿失,这也是涡轮发动机3倍声速极限难以逾越的关键。相比之下,冲压发动机中没有涡轮压气机,甚至根本没有转动部件,结构简单重量轻,更适合超高速飞行。

当飞行速度小于5倍声速时,冲压发动机吸入的空气被压缩后,气流速度会下降到低于声速;但飞行速度再增加,压缩后的气流速度将高于声速。也就是说,燃料必须在高于声速的气流中燃烧,即所谓“超声速燃烧”。

要实现“超声速燃烧”首要问题在于如何点火。流过超燃冲压发动机的空气只有几毫秒的通过时间,要想在这样短的时间内完成压缩,并使燃料与空气迅速、均匀、稳定、高效地掺混、点火并燃烧,技术上十分困难。

超燃冲压发动机需要克服的另一大难题是材料。由于发动机工作时具有极高的热负荷,因此需要使用最高性能的耐高温复合材料。即便如此,高温高压的发动机部件也必须进行高效冷却。

2004年11月16日,美国国家航空航天局进行了一次划时代的飞行试验。一架X-43A试验飞行器由B-52轰炸机搭载,在1.2万米高空释放,并由火箭助推器推送到3万米高空,随后启动超燃冲压发动机,最终达到约12000千米/时速度纪录,大约10倍声速。

除X-43A外,美国还在进行另一种称为X-51A的高超声速飞行器。这种飞行器采用“乘波体”设计,扁平的机头在飞行中可以形成“激波”,不但可提供升力也能对空气预先压缩。

X-43A和X-51A的试验证明,超燃冲压发动机在6~16倍声速范围内性能极高,但它要真正走向实用,还需进一步解决燃料的喷射、混合和火焰稳定等一系列问题。


更多精彩!欢迎关注“科普中国-军事科技前沿”官方微信(jskjqy)。

本作品为“科普中国-军事科技前沿”原创 转载时务请注明出处

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:子午书简 » 飞机加速神器:超声速燃烧!

评论 抢沙发

  • 昵称 (必填)
  • 邮箱 (必填)
  • 网址