我科学家发明高超音速飞行最强大爆震发动机:速度超过16马赫!

2023-12-30   航空之家

原标题:我科学家发明高超音速飞行最强大爆震发动机:速度超过16马赫!

近日,一篇文章显示我国的科学家正在发明一种革命性的高超音速发动机。发动机的设计集成了旋转和直线爆震,覆盖速度范围广泛,被誉为“世界首创”,并为航空飞机提供了一种前所未有的动力解决方案。

新的的吸气式发动机理论上可以将飞机从跑道升至距地面30公里以上的平流层,并持续将其加速至音速的16倍。以这种速度,即使是最长的洲际航班也只需要一到两个小时,而且与传统的喷气发动机相比,燃料消耗更少。

文章指出,该发动机能在两种不同的模式下运行:速度低于7马赫时,它能作为连续旋转爆震发动机运行。外部的空气与燃料混合并点燃,产生在环形或环状腔室中传播的冲击波。冲击波在旋转过程中点燃更多的燃料,为飞机提供强大且持续的推力。由于进入的空气速度非常高,燃料在到达后部平台时自动爆炸。在整个运行过程中,发动机依赖爆震作为其主要驱动力。

根据以前的科学估算,可燃气体的爆炸可以将近80%的化学能转化为动能。而更缓慢和温和的燃烧的传统涡扇发动机效率为20-30%。新的的设计集成了旋转和直线爆震,覆盖了广泛的速度范围,这是“世界首创”,并证明了我们科学家的独创性。

们的高超音速飞行器的当前推进系统主要由火箭和超燃冲压发动机组成。火箭由于需要携带氧气而效率较低,而超燃冲压发动机需要飞行器达到4马赫以上的速度才能激活,并在接近马赫10时推力急剧下降。无论是军用还是民用的超音速飞机项目,都急需在推进技术上取得新的突破,以实现更大的有效载荷和范围,同时降低成本。

现在新的爆震发动机在两种运行模式之间的过渡是一项挑战:当速度接近7马赫时,旋转爆震模式变得无法维持,而斜向爆震模式必须在短时间内点燃。可能的解决方案包括将进入的空气速度从7马赫降低到4马赫或更低,以允许燃料充分加热以自动点火。对发动机内部结构的微小调整,如圆形平台的直径和冲击波倾斜的角度,可能会影响发动机性能。总体而言,这种发动机对操作条件的要求并不过分,能在大多数典型场景下高效工作。

然而,也有研究人员表示,仅依赖论文是不足以生产出实际可用的产品的,因为他们省略了工程应用的关键参数,如空气流动路径的有限空间。世界上第一台可持续的爆震发动机是在冷战期间由苏联科学家开发的,但由于可靠控制冲击波的挑战,它仍然局限于实验室。

近年来,我国和美国在这个领域展开了激烈的竞争。NASA和GE等承包商最近对原型发动机进行了地面测试。今年,我国在无人机平台上实现了世界上第一次旋转爆震发动机的飞行。