最近兩年高超音速武器、軌道轟炸器等概念大行其道,其實目前的尖端武器武器已經悄悄突破了天空的限制,真正有威懾力的武器往往都有高軌道飛行器能力。而不管是天地往返的空天飛機,還是全球到達的軌道轟炸器,都離不開航發技術。而最近國內空天飛機使用的雙模式發動機關鍵裝置預冷器5馬赫熱態冷卻試驗已經完成,意味著國內雙模式航發的巨大突破,僅僅2年後就追上西方同類水平。
根據媒體公開報道,近日航天科工集團第三研究所31所預冷動力技術中心的試驗檯完成了“雲龍”發動機5馬赫實驗,實現了毫秒級時間降溫達到1000攝氏度。看到這裡大家可能是比較懵的,只知道突破了,但是不知道具體優勢在哪,下面詳細給大家解讀一下。
這次試驗的是“雲龍”發動機5馬赫狀態下預冷器測試室,這是空天飛機雙模式航發的關鍵,搞定這個,基本成功一半。所謂雙模式,就是吸氣、火箭雙模式,吸氣就是和大氣層內發動機一樣,透過進氣道吸入空氣作為氧化劑燃燒。而火箭模式則是透過自帶的氧化劑燃燒。雙模式發動機作為空天飛機的動力,則可以在大氣層內外都能夠用一個發動機工作,不需要和傳統火箭一樣拋棄分離。
那麼這時候問題來了,在大氣層內正常速度下,進氣道吸入的空氣溫度是可以接受的,但是達到5馬赫的高空高速下經過壓縮的空氣溫度可以達到1000℃以上,必須要降溫,否則會直接燒燬發動機。而預冷器就是起到這個降溫作用的。那麼這個裝置突破了又有多先進呢?
以西方來說,著名的雲霄塔空天飛機採用的雙模式佩刀發動機SABRE,可以在20毫米內冷卻到零下130℃。這個測試是在2019年完成的,而2年後我們毫秒級內也追平了相同水平,可以說技術實力和西方是相當的。
其實從以上就不難看出,預冷器是雙模式發動機的第一個關卡,這關過不去,即便發動機功率達標,研發出樣機也是無法執行的。目前普遍使用的散熱技術是液氫和氦氣換熱,而氦氣在和高溫進氣進行換熱。西方就用了超量液氫作為冷卻源,而國內這次也是基於液氫燃料的多迴圈深度耦合預冷發動機,雙方在技術型別上也是差不多的。
而預冷器的成功,預示著國產“雲龍”發動機的的關鍵裝置突破,這款雲龍發動機是中航31所面向未來國產可重複使用單級/兩級入軌運載器,也就是我們俗稱的空天飛機的標準動力裝置。當然了,其它需要同時執行在大氣層和入軌的飛行器也是可以使用的,比如說軌道轟炸器等等。而一旦西方掌握該技術後,既可以做到全球到達能力,可以在任意時刻在全球任意位置出現自己的飛行器,這對於目前尚且模糊的軌道歸屬構成了很大條件,也就是說這個技術西方有,我們也必須有,不然很容易受制於人。
總體來說,雲龍航發的突破,是雙模式空天發動機的重要的里程碑,不管是未來的天地返回飛機,還是軌道執行的察打一體飛行器,這個航發都有重大意義。可以說未來進入到軌道威懾概念時,我們將不會存在“心臟病”,這次終於可以同步和西方競爭了。