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中國首創超燃沖壓發動機,實現彎道超車領先美國,時速達16馬赫

白昼之梦 2023/02/22

超燃沖壓發動機的出現,對于6代戰機的研發,也有著極大的推動作用。在超音速領域的研發成果,不斷取得新的突破。

現在中國首創的超燃沖壓發動機技術——駐定斜爆轟沖壓引擎,速度能夠達到每小時16馬赫,實現了彎道超車,領先美國技術。

要知道一馬赫時速,相當于每小時1250公里,16馬赫相當于每小時能行駛將近2萬公里,這個速度已經非常驚人,也很可怕。

這項技術是我國中科院的科研團隊,創新設計和建造取得的研發成果。目前已經經過了高超音速風洞的引擎試驗,確認最高時速能達到每小時16馬赫,這一驚人的研發成果迅速引發了廣泛關注,因為這意味著我國已經彎道超車,甚至趕超了美國統領域的研發技術,對于推動我國飛行器的技術提升,將會起到非常重要的作用。

我國在航天器的發動機引擎方面,屬于技術落后,研發工作起步很晚的國家,而美國在航空引擎方面的研發已經持續了100多年,累積的技術經驗,和創新的技術迭代,以及高新科技的集成,都處于世界頂尖水平,不僅長時間處于技術封鎖狀態,也形成了空中戰力的強勢局面,這些都是靠高科技手段支撐的。

其他國家想要追趕和超越難度極其大,首先沒有這麼長時間以來的穩步發展和技術歷程,再有不具備美國高科技實驗條件和巨額資金投入,匯集世界頂尖人才的平台以及實驗環境。因此我國能夠用這麼短的時間追趕上來,甚至在超燃沖壓發動機引擎方面趕超美國,引發了世界的震驚和艷羨。

我國研發航空引擎時間要比美國落后60多年,而且最初是從蘇制航空引擎的模仿和學習起步,經過高速發展而不斷追趕,到目前為止和美國的技術差距仍然存在著,30年左右的鴻溝。

航空引擎的研發很難跨越代際發展去進行超越,我國又如何做到在駐定斜爆轟沖壓引擎領域,超越了美國的科研水平?

航空發動機有大致三種主要類型分別是活塞、渦輪和沖壓,渦輪引擎整體比較油耗比較低,推力也很大,現在軍用和民用航空飛行器,大量都在使用渦輪發動機,而我國與國外現代技術落差最大的領域就是渦輪發動機。

現在最新技術超燃沖壓引擎,是高超音速飛行器專用的發動機設備,簡單來理解工作原理是,內部高壓裝置,進氣體量可以突破一馬赫的速度,把空氣帶入管道,向前運動壓縮空氣,核燃料進行燃燒以后,空氣加熱輸送到噴嘴進行加速,形成巨大的向前推力,因此不能靜止啟動,結構比渦輪發動機更簡單,主要由燃燒室、擴散器和尾噴管構成。

如果和渦輪發動機相比,沒有壓縮機葉片的裝置,美國在20年前就實現了超燃沖壓發動機的測試,當時能夠達到的速度是7馬赫,可以說美國在超燃沖壓發動機技術方面也一直比較領先,但是美國一直陷入兩個難題中很難解決。

其一是超燃沖壓的燃燒熱能效應,需要和飛行速度相反,也就是說馬赫速度越大,熱能效應越低,但是在解決過程中發現燃料的消耗程度太大了,美國在測試中,竟然出現了幾百秒的時間,就迅速把滿載的燃料用光了,這種可怕情況,這樣的難題怎樣才能解決,根本無法保障正常飛行,所以美國一籌莫展。

其二就是引擎在加速時產生的巨大沖擊力度,導致反應熱釋放越多,沖擊馬赫就數值越大的情況,直接導致熱能把引擎造成喘振和熱堵塞的狀態,這兩個難題讓美國一度陷入了技術困境,必須要和這兩個難題死磕到底,否則根本無法實現超燃沖壓得到正常使用,但是技術研發陷入瓶頸后,很難短時間快速解決,美國的研發一耽誤就是幾十年的時間。

正當美國和這些研發過程中的難題糾纏不休時,導致研發速度自然放緩,我國就開始發力追趕而來。

中國的超燃沖壓發動機的研發,到了一個趕超的窗口時間,那麼美國都沒能解決的難題,我國難道沒遇到嗎?又將如何解決?

中國科研團隊面對把美國攔住幾十年的問題,繞開之后,尋求了一條創新的研發路徑,把燃燒方式,沖擊阻力轉化為助力等,都進行了更好的優化。

當中國科研團隊把這兩個難題以新的思路和技術手段解決之后,熱能效應也得到提升,速度也進行了明顯加快,最快能達到每小時16馬赫的速度。


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