我科學家發明高超音速飛行最強大爆震發動機:速度超過16馬赫!

2023-12-30   航空之家

原標題:我科學家發明高超音速飛行最強大爆震發動機:速度超過16馬赫!

近日,一篇文章顯示我國的科學家正在發明一種革命性的高超音速發動機。發動機的設計集成了旋轉和直線爆震,覆蓋速度範圍廣泛,被譽為「世界首創」,並為航空飛機提供了一種前所未有的動力解決方案。

新的的吸氣式發動機理論上可以將飛機從跑道升至距地面30公里以上的平流層,並持續將其加速至音速的16倍。以這種速度,即使是最長的洲際航班也只需要一到兩個小時,而且與傳統的噴氣發動機相比,燃料消耗更少。

文章指出,該發動機能在兩種不同的模式下運行:速度低於7馬赫時,它能作為連續旋轉爆震發動機運行。外部的空氣與燃料混合併點燃,產生在環形或環狀腔室中傳播的衝擊波。衝擊波在旋轉過程中點燃更多的燃料,為飛機提供強大且持續的推力。由於進入的空氣速度非常高,燃料在到達後部平台時自動爆炸。在整個運行過程中,發動機依賴爆震作為其主要驅動力。

根據以前的科學估算,可燃氣體的爆炸可以將近80%的化學能轉化為動能。而更緩慢和溫和的燃燒的傳統渦扇發動機效率為20-30%。新的的設計集成了旋轉和直線爆震,覆蓋了廣泛的速度範圍,這是「世界首創」,並證明了我們科學家的獨創性。

們的高超音速飛行器的當前推進系統主要由火箭和超燃衝壓發動機組成。火箭由於需要攜帶氧氣而效率較低,而超燃衝壓發動機需要飛行器達到4馬赫以上的速度才能激活,並在接近馬赫10時推力急劇下降。無論是軍用還是民用的超音速飛機項目,都急需在推進技術上取得新的突破,以實現更大的有效載荷和範圍,同時降低成本。

現在新的爆震發動機在兩種運行模式之間的過渡是一項挑戰:當速度接近7馬赫時,旋轉爆震模式變得無法維持,而斜向爆震模式必須在短時間內點燃。可能的解決方案包括將進入的空氣速度從7馬赫降低到4馬赫或更低,以允許燃料充分加熱以自動點火。對發動機內部結構的微小調整,如圓形平台的直徑和衝擊波傾斜的角度,可能會影響發動機性能。總體而言,這種發動機對操作條件的要求並不過分,能在大多數典型場景下高效工作。

然而,也有研究人員表示,僅依賴論文是不足以生產出實際可用的產品的,因為他們省略了工程應用的關鍵參數,如空氣流動路徑的有限空間。世界上第一台可持續的爆震發動機是在冷戰期間由蘇聯科學家開發的,但由於可靠控制衝擊波的挑戰,它仍然局限於實驗室。

近年來,我國和美國在這個領域展開了激烈的競爭。NASA和GE等承包商最近對原型發動機進行了地面測試。今年,我國在無人機平台上實現了世界上第一次旋轉爆震發動機的飛行。