我国研制16马赫斜爆轰发动机,第七代高超音速战机的理想动力

晓凡聊趣事 2025-03-01 16:32:40

此次试验的斜爆轰发动机的试验模型

据南华早报报道,我国在JF12高超音速风洞中成功试验了斜爆轰发动机。试验速度区间6-16马赫。南华早报的这个说法有点存疑,因为JF12高超音速风洞的最高试验速度是9马赫。更高速度的飞行试验需要到JF22风洞中试验。JF22高超音速激波风洞最高可以达到30马赫的试验能力。按照研究人员的话说,这一风洞的技术水平领先西方国家30年。此次试验的斜爆轰发动机的燃烧速率比传统的超音速燃烧冲压发动机快1000倍。目前我国拥有全世界最先进最齐全的高超音速激波风洞试验体系。JF12再加上JF22高超音速激波风洞,可以完美覆盖从0到30马赫的试验能力。

爆轰燃烧技术是一种新型的燃烧组织方式 比传统的等压燃烧技术效率更高

这次取得的科研成果的主要实现了两个技术突破。一个是达到了16马赫的速度,一个是使用了普通的航空煤油。当然南华早报的报道不一定靠谱,这个16马赫有可能是指斜爆轰发动机的理论速度上限。我们知道高超音速飞行器要想实现高超音速飞行,大部分选择的都是超燃冲压发动机。下面图中红色是不同种类发动机使用氢燃料能够达到的飞行速度,而蓝色是不同种类发动机使用碳氢燃料所能达到的飞行速度。

目前世界上进行试验研究的高超音速飞行器大多数都是使用液氢或者乙烯等燃料的。虽然使用氢燃料的超燃冲压发动机能够达到20马赫以上的飞行速度。但是氢燃料的使用技术难度很高,因为氢在常温下是气体。要想用在在飞行器上,就要冷冻到零下二百多度的温度,变成液氢才方便实用。但是液氢的制备、存储、加注非常麻烦,除了民用很难用在军事上。乙烯燃料的情况也是类似的。所以无论氢气还是乙炔这类气体燃料都不适合军用。

使用液氢燃料虽然可以飞得更快 但是很难在军用领域实用化

此次中科院取得的技术成果使用的是普通的航空煤油RP-3喷气燃料,属于碳氢类燃料。这种航空煤油就是普通的喷气式飞机的燃料,在常温常压下就可以储存加注,使用非常方便。这就让这一科研成果的实用性大大增强。另一个技术突破是飞行速度。这次的科研成果实现了6-16马赫的飞行速度。而且使用的是普通的航空燃料。对于使用航空煤油的超燃冲压发动机来说,最多只能工作在9马赫左右,很难达到10马赫。也就是说对于超燃冲压发动机来说,使用普通的航空煤油是无法达到16马赫的最大飞行速度的。但是对于战机来说飞行速度越快越难以拦截。如果战机的飞行速度能够达到16马赫,世界上所有的防空武器都无法有效拦截,可以说天下武功唯快不破。

斜爆轰发动机技术原理

当然仅靠此次的科研成果仍然不足以单独研制实用的高超音速战机发动机。因为世界上没有任何一种航空发动机可以覆盖从0到16马赫这么宽的速域范围。此次的科研成果覆盖的是6-16马赫,也就是说此次试验的斜爆轰发动机无法工作在低于6马赫的速度下。所以要实现16马赫的高超音速飞行,必须要组合不同种类的航空发动机。比较理想的的组合是涡喷发动机加旋转爆轰冲压发动机再加斜爆轰发动机。

我国科研工作者提出的一种旋转爆轰和斜爆轰相串联的组合动力

也就是说要用涡喷发动机起飞,完成从0到2.5马赫左右的加速,然后旋转爆轰冲压发动机接力工作把飞机推到6马赫以上,然后再交给斜爆轰发动机加速到16马赫。此前我国科研工作者已经提出过一种技术方案,就是把旋转爆轰冲压发动机和斜爆轰发动机串联起来,组成一种组合动力。然后剩下的事情就比较简单了,只要再并联涡喷发动机就可以了。而涡喷发动机技术已经是现成的成熟技术。

清航一号旋转爆轰冲压发动机试验飞行器

在实现16马赫高超音速飞行的过程中,旋转爆轰冲压发动机同样也是非常重要的。因为很少有适合的航空发动机可以有效覆盖2.5马赫到6马赫这个速度区间,所以这个区间也被称为推力陷阱。如果我国没有研制成功旋转爆轰冲压发动机,16马赫要想实现还是非常困难的。好在我国在2022年就试飞成功了旋转爆轰冲压发动机。2022年1月24日清航空天公司的清航一号试验飞行器成功完成试验飞行。然后在2024年12月29日清航三号又完成了试飞,让旋转爆轰冲压发动机逐渐走向成熟,成功将这一发动机技术推入了工程实践阶段。

二级入轨的腾云高超音速空天飞机

此次中科院试验成功的斜爆轰发动机技术,将实现16马赫飞行道路上的技术难点全部扫清了。待斜爆轰发动机技术进一步完善之后,就可以正式立项研制16马赫的战机了,这一代战机或者已经可以叫第七代战机了。其实最近网络上就有传闻,我国正式立项了腾云高超音速飞机项目。也就是说不但我国的六代机已经完成了首飞。连我国的第七代战斗机的关键技术都已经突破了。甚至不仅如此,这一技术突破会带来一系列的技术成果,比如高超音速无人机、高超音速巡航导弹、高超音速轰炸机、空天飞机等等。以后就是我们领导世界高超音速飞行技术的潮流了。其它国家想要在先进航空动力技术上对我们形成优势已经越来越困难了。

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评论列表

用户10xxx22

用户10xxx22

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2025-03-01 19:04

液氧煤油的真空比冲也只能达到377.3s,你空气煤油的工质比冲能达到300s就不错了,以吸气式发动机作动力,是不可能超过喷气速度的,这也是图中煤油燃料吸气式发动机的速度上限<Ma9的原因,至于爆震燃烧,并不影响燃气膨胀加速,燃气的气体成分决定了最大喷气速度。除非是爆震燃烧火箭发动机,才能超过Ma9。

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