军事航天新宠——超燃冲压发动机新动向(一)

超燃冲压发动机,是中国军迷的骄傲,因为很多人坚信中国的超燃冲压发动机走到了世界最前端,甚至有人认为领先美国和俄罗斯。事实是不是这样呢?

首先必须得说的是,虽然超燃冲压发动机早在20世纪50年代中期就已经提出概念,而且经过了60多年的研究。但直到今天超燃冲压发动机依然没有可以应用于实战的成熟样品。所有的关于超燃冲压发动机的最新报道也都是关于飞行试验的,根本没有成型产品面世。

超燃冲压发动机,之所以备受推崇,是因为它有很多先天的优势。第一,结构简单,仅有进气道、燃烧室、尾气管三大部件构成,一旦成型,不论是设计还是生产都会比航空发动机更简单;第二,没有转动部件,相对于传统航空发动机来说,优势也是显而易见的;第三,成本低,虽然目前还没有研发成型,但基于前面两点,该发动机一旦研发成型,其生产成本和运行维护成本都应该会低于航空发动机;第四,相对于火箭发动机来说不用携带氧化剂,可以携带更多燃料;第五,先天适应高超音速飞行,适用于高超音速武器和高超音速飞行器,飞行速度能够达到4-25马赫,属于未来的发动机。未来的导弹、超音速飞机、空天飞机等都可以使用。

超燃冲压发动机,原理不是绝密资料,所有军事大国都在研究。但是,能够应用于飞行试验的国家并不多。中国作为后来者,能够比较早的进行飞行试验也的确值得国人骄傲。

在公开报道中,俄罗斯的超高音速武器比较先进,但没有证据表明其使用超燃冲压发动机。因此目前只有中美两国在超燃冲压发动机验证试验上比较超前。中国的超高音速飞行器,目前也难以达到实战的水平。但如果按短距离快速打击来设计的话,将对打击海上目标具有非常重要的战略意义。

DF-ZF(WU-14)采用超燃冲压发动机

目前关于该型发动机飞行试验最成熟的国家,美国的原型机X-51A刚刚突破200s,距离一小时全球打击的目标还有很长的路要走。但是这也比X-43A的15s也算是质的变化了。自2013年第四次飞行试验以后,X-51A的动向鲜有报道,但美国的经费投入却有增加的趋势,估计2019年会有比较成熟的如高超声速吸气式武器方案( HAWC)试飞。

X-51A

目前超燃冲压发动机的主要困难有几个方面:1.热防护问题,超高速飞行,必然是燃料的超高温燃烧,燃烧温度接近3000度,这么高的温度对发动机材料是个考验,必须解决热防护问题,尤其是长时间燃烧的防护问题。2.进气道的设计,进气道设计不仅要考虑给燃烧室提供足够多的空气,未来还要考虑不同速度条件下的进气设计,最好能实现可调节。3.燃烧室和尾喷管的设计问题,需要更多模拟计算和试验测定来不断优化。4.基于以上几点,未来超燃冲压发动机能否广泛应用取决于其是否能长时间稳定运行。

未来走向问题:未来超燃冲压发动机研发会采取小型和中大型并行的思路,小型应用于导弹,中大型应用于大型飞行器如高超音速飞机和空天飞机等。美国目前是双线并行的,小型超燃冲压发动机已经到了工程研制阶段,中大型发动机虽在理论研究阶段但也在持续投入。中国应该主攻小型发动机为主,不排除未来加大中大型的研究投入。欧洲国家想跟中国合作,也主要是看中了中国在中大型发动机研发的前景。

今天的介绍,先到这里,下次介绍新动向(二)

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