世界首創!實現0-25馬赫高超音速飛行,要靠我國這個神奇裝置
據國內媒體報道,我國企業在剛剛開幕的科博會上推出了世界首創的多通道等離子體點火器和等離子體燃油噴嘴。據悉這兩項技術均為我國自主創新技術,對高超音速飛行器的研發具有重要作用。
據報道,開發這兩項技術的是西安空天能源動力智能製造研究院有限公司。該企業是西安航天基地與西安交通大學空天能源動力智能製造產學研合作項目,公司於2017年8月成立,成立目的就是致力於「航空發動機和燃氣輪機」技術研發和試驗測試。而且這一企業瞄準的目標,不是普通的航天發動機,而是高超飛行器使用渦輪超燃衝壓組合發動機
高超音速飛行器和武器,是近年來航空和武器研發的最熱門領域。然而現有高超音速飛行器,絕大多數使用傳統火箭作為動力,這就為高超音速領域的拓展,帶來了極大的困難。因為火箭載荷是有限的,決定了高超音速飛行器只能以彈頭、小型導彈為主要形式。儘管他們能夠完成高超音速飛行和打擊任務,但使用條件限制很大。發射火箭或者導彈投擲高超音速武器,很可能會被對手認為是發動核戰爭。
因此高超音速武器或者飛行器的理想動力,並不是化學火箭,而是組合動力。特別是能夠常規水平起降的高超音速飛行器和平台,其戰略意義不亞於飛機和火箭的誕生。因為它們憑藉超高速能夠自由出入宇宙和大氣層,也就是成為空天飛機。這種可搭載武器的高超音速平台,一直被認為是第六代戰機的典型特徵。這種水平起降的高超音速平台,使用的就是組合動力,例如渦輪超燃衝壓組合發動機就是備選方案。
這種組合動力發動機可以實現0-25馬赫的轉換,可說是全面適應大氣層和外太空作戰的需要。但如果在高速狀態下超燃衝壓發動機無法點火,就無法進入高超音速狀態。而點火恰恰是重大難點,因為點火器在低壓、低溫、高速(大於2馬赫)等極端條件會出現點火困難、容易熄火的問題,這就需要更大的初始火核。其難度比在龍捲風中點根煙高至少5倍,因為後者的風速最大只有0.4馬赫。
因此在李應紅院士指導下,西安空天能源動力智能製造研究院有限公司研發了世界首創的多通道等離子體點火器,提升電嘴放電能量。在電源裝置不變的前提下,放電能量和初始火核體積增大1倍以上,顯著拓寬點火邊界,縮短點火延遲時間。再加上該院研製的滑動弧等離子體燃油噴嘴,更加顯著拓寬點熄火邊界,同時提高燃燒效率。因此在這兩項技術的支撐下,中國在邁向航空制高點——高超飛行器的目標之路上,又取得了重要的進步。
在2018年,航天科工三院就像外界透露了正在研製一種用於天地往返運輸並可重複使用的「空天飛機」——騰雲工程。這種兩級入軌的空天飛機使用的平台,實際就是某種高超音速組合動力飛行器。如果捨棄上面的軌道飛行器,而同時縮小下面的搭載平台體積,那麼後者就完全具備成為第六代空天戰鬥機的基礎。可見,我國著力研發水平起飛天地往返運輸並可重複使用航天器這類高超音速平台,本身就有著軍民融合的特殊意義。而針對這類平台所需特殊動力的研發,現在已經在我國如火如荼展開。
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