空天飛機有望?5馬赫發動機終於問世,英國工業底蘊開始爆發

2019-11-08     排頭博覽

英國反應發動機公司的預冷關鍵系統終於問世,能夠讓航空器以5馬赫的飛行速度飛行。該發動機內的新型熱轉換器可適用於大氣層、亞軌道等高超音速飛行環境,這次具有突破性的測試十分關鍵,因為英國反應發動機公司使用了輕型熱轉換器,以促進超音速渦輪噴氣發動機和高超音速飛行器,並同時開發了協同吸氣式火箭發動機。其中協同吸氣式火箭發動機的研發目的是實現低成本、並且可多次進入太空,這就是空天飛機的雛形。2017年,迎著與美國國防先期研究計劃局(DARPA)簽訂合同的高峰期,英國反應發動機公司於10月的第二周,在位於科羅拉多州沃特金斯的科羅拉多航空航天港附近的TF2試驗站內,對5馬赫的飛行速度進行測試。

在2012年,英國羅-羅公司的渦輪噴氣發動機就已對此進行了初步測試,測試結果表明輕型熱轉換器能夠將工作空氣溫度冷卻,不過美國的大範圍測試才算得上真正的關鍵性測試。預冷系統由16800個微管構成,通過將微管內的氦抽空來實現降溫。在5馬赫速度實驗中,發動機溫度在僅不到1/20秒的時間內,就從1000攝氏度左右驟降至大約100攝氏度。自通用電氣J79渦輪噴氣發動機打開加力燃燒室後,研究人員隨即開始準備測試高馬赫飛機速度。最後發動機終於達到了4.3馬赫的飛行速度,英國工程師利用預冷系統中裝有氦物質的不同冷卻劑進行氣流速度測試。

研究結果還顯示了輕型熱轉換器能夠輕鬆並迅速地應對不同的氣流環境,預冷系統的運作驚人的穩定,基本能夠適應時刻變化的氣流,這是一個好消息。同時也說明了它很輕,不會給發動機帶來任何影響,因此驗證了預冷系統的運用並不取決於熱慣性。當達到4.3馬赫飛行速度時,研究人員發現預冷系統在還未達到預計的試驗條件之時,測驗所需要的基礎設施就已經非常接近加熱的最高值。為了提供良好的測試條件,英國工程師耗費了幾個月時間進行全面升級,還新增了隔熱毯,以減少熱量從空氣通風管道向增壓室壁面傳輸。英國反應發動機公司目前正在對輕型熱轉換器進行徹底的檢查,在此之前,他們已經組裝好了專門為噴氣發動機上的測試準備的更新版本,不過那是在發動機前方進行測試,而不只是停留在排氣管內。

英國反應發動機公司打算在這項研究中得來的經驗基礎上,繼續研究接下來對預冷推力還能做哪些改進,並逐漸過渡到飛行試驗階段。這類完善計劃的推進,能大幅度降低協同吸氣式火箭發動機的研發風險。在起步階段,英國反應發動機公司研究基礎是通用電氣的J85發動機。這是現階段的備選發動機。如果能成功實現一台噴氣發動機在超出預估值20%至40%左右順利運行,那麼就能更好更快地證明高超音速飛行沒有任何技術問題。目前預冷系統的尺寸可適應每秒30磅的氣流速度,以供發動機使用。

預計到2021年,英國協同吸氣式火箭發動機的核心機測試工作將開始,英國反應發動機公司也將致力於研究評估歐洲噴氣公司的EJ200渦扇發動機的預冷器系統,這是英國皇家空軍快速能力辦公室於今年7月公布的一個價值1000萬英鎊的項目。英國BAE系統公司和羅-羅公司也參與了該項目,目的是為英國第六代戰機發動機「暴風」的研製提供技術基礎。顯然,如果研發成功,那麼英國的六代機將得到世界上最強的動力,英國工業底蘊開始爆發。

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-hk/_HSMTG4BMH2_cNUghDDE.html