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這種新式噴氣發動機,到底先進在哪裡?

這種新式噴氣發動機,到底先進在哪裡?

有兩大知名單位合作試驗成功了一種新式的高空高速噴氣動力發動機。如果從對外展示的實物來看,這種新發動機的整個試驗系統很像一枚大型的防空導彈。而從試驗物和旁邊人員的比例大小來看,也確實很像一枚大型地空導彈的樣子。可以研判其總長度不會超過10米,彈體最大直徑應該在60釐米之內,而越往頭部越細長。考慮到S300之類的導彈全外形尺寸基本也是這個級別。而實戰中運用的大型地空導彈,其實基本都是單級固體火箭發動機推動,然後攜帶一個總質量在200公斤左右的巨大戰鬥部。固體火箭可以把戰鬥部最大加速到每秒3000米到3500米的水平。也就是固體火箭發動機的關機速度基本在12馬赫以下,剩下的就是戰鬥部彈頭依靠慣性和氣動舵的偏轉尋找目標並且在一定的距離內引爆。而這次試驗的飛行物,

其實並不是一個單級的火箭發動機,而是採用了2級固體火箭發動機,然後再加一個有效載荷,作為最終的目的試驗物。而目的試驗物其實就是要最終試驗的新式噴氣發動機。因此說到底這個試驗裝置合起來並不是一枚導彈,而是一枚外表很像導彈的、特殊的三級火箭,新式噴氣發動機就是這枚火箭自帶動力的第三級。而特殊就特殊在這個第三級上。一般來說,不論是作為武器的導彈還是做試驗的火箭,只要一開始使用的是固體火箭發動機實現發射起飛,如果其固體火箭發動機的外觀直徑大同小異,那麼其可以提供的原始推力也是大同小異的;除非採用目前非常昂貴的超N15特殊固體燃料進行裝填。考慮到一般試驗,只要提供的原始起飛推力和末端關機速度達標即可;而且任何技術試驗的總預算都是有限的,因此可以判斷這種最大直徑不超過60釐米的,

這種新式噴氣發動機,到底先進在哪裡?

前2級固體火箭發動機,可以提供的原始起飛推力,加上最終的關機速度向量和關機高度,還是應該和升級版的S300大型地空導彈差不多。而這個實驗裝置和S300導彈最大的不同,就是採用了前兩級固體火箭發動機,而不是隻有1級固體火箭發動機。這麼做的目的,最大的可能性是作為第三級的試驗裝置,整體上要比S300導彈的實彈戰鬥部更大和更重,很可能最終超過了300公斤級。那麼如果想用固體火箭發動機助推到提前設定的理想高度和速度,只用一級固體火箭發動機可能比衝不夠,於是就在實踐中,再有意識的增加了一級。最終可以把一個大約300公斤左右的有效載荷,發射到了40公里以上的高度;火箭末端關機速度應該在8到10馬赫的樣子,也就是每秒飛行速度在2500米到3000米左右。這個高度還遠遠沒有超過大氣層160公里的最終高度,

其實進行這次試驗的目的,就是讓第3級在40公里高層以上的大氣中,憑藉8馬赫以上的初始速度,再進行自然吸氣式的有氧自動力飛行;最終保持10到15馬赫之間的速度而實現長距離的巡航飛行。從有效載荷的頭部來看,可以看到一個尖銳的進氣錐和一個圓圈的外部;其實這個進氣錐是可以前後調節的,如果進氣錐往後縮一下,那麼進氣錐和外圍圓圈之間的圓環型空隙就會加大,這樣就可以讓部分高空大氣在高速下被自然吸入試驗裝置之內。這些被吸入的氣體內部含有氧氣,然後在試驗裝置內部噴出霧化的航空煤油,進行燃燒加壓加速,再從試驗裝置的側後面噴出,這樣試驗裝置就會成為有動力的高空高速高超飛行物體。這種頭部進氣的模式,和米格21戰鬥機差不多,都有進氣道調節錐。不過米格21的進氣道調節只能調節2倍音速上下的進氣。

這種新式噴氣發動機,到底先進在哪裡?

而這種特殊的調節錐可以調節8到15馬赫的高超音速進氣。那麼這次試驗的先進性到底體現在哪裡呢?第一,主要是省略了渦輪這個容易損壞的高溫高壓動力系統的最核心部件。要知道幾乎所有大型液體火箭內部都有渦輪泵,而渦輪泵是液體火箭中最容易損耗和出故障的部件。大型液體火箭現在強調重複使用,能重複使用的最大次數,基本上是由渦輪的壽命決定的。固體火箭沒有渦輪泵,但是固體火箭的重複使用效率太低。而這種新式的高超音速飛行方式是全程自然吸氣的,根本不需要渦輪和渦輪泵。可重複利用的次數,可以從有渦輪動力裝置的十幾次的上限,一次性擴大到上百次甚至幾百次,是首次實現“可無限重複使用”的高超音速飛行裝置。第二,過去吸氣—衝壓式的高超音速飛行裝置,一般需要消耗氫燃料。成本太高而且不安全,

這種新式噴氣發動機,到底先進在哪裡?

這次採用了最常見的航空煤油直接作為主液體燃料,綜合成本幾乎可以和普通的民航飛機對比。極有希望用接近民航飛機的飛行成本,就可以實現15馬赫以下的大氣層上層持續巡航飛行;稍微再加速一下就可以入軌,成為空天飛機。因此是目前所有高超音速發動機中綜合成本最低、可重複使用次數最多的方式。如果最終成功突破,大批次推廣,不但空天飛機將成為家常便飯,就是洲際導彈也可以重複使用。這種綜合效益就太可觀了。目前看來,這個技術路線,率先徹底突破和工程實用化的機率最高,在全球已經遙遙領先!

分類: 汽車
時間: 2022-01-24

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