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预冷发动机使中国第六代战机领先 2020-06-29 10:18:49



           预冷发动机使中国第六代战机领先


 三年前,歼20试飞阶段结束后,中国成飞总设计师杨伟透露,下一代战机将是空天战机。空天战机目前还没有成品,美国的x37等航天飞机起飞还是依靠火箭,可以自行降落,而且是无人飞行。   


空天战机需要有人驾驶,自行起飞进入太空,需要使用航空和火箭两类发动机并联,这是空天机研制的难点之一。

最近中国科技界颁发表彰项目名单,其中有一个国防项目“高超声速强预冷空天动力”项目团队,是反映空天机进展的一个窗口。            

 预冷发动机应用于高超声速空天飞行器的推进系统。目前航空领域最常用的是涡轮发动机,涡轮发动机一般只能用于3马赫以内的速度区间,一旦飞行速度超过3马赫进入高超声速领域,发动机就会遇到气流过快、温度升高的问题,而一旦气温显著升高,发动机输出功率就会急剧下降。在阿富汗战争中,美国直升机因环境气温过高导致发动机功率严重下降,载荷严重不足给机载作战带来了极大的困难。

预冷发动机通过对涡轮发动机冷却,使吸气温度降低,功率和性能得到提升,然后与火箭发动机进行组合,最终得到空天飞机的动力——涡轮基/火箭基组合动力发动机。


 目前预冷实现途径主要分为两种:一是强预冷,即利用预冷器冷却涡轮发动机; 二是射流预冷,即在压气机入口喷入冷却介质使空气流冷却。世界各国具代表性的预冷方案包括美国MSE公司的射流预冷涡轮基发动机、英国REL公司的佩刀强预冷发动机、日本的吸气式冲压发动机、俄罗斯的深冷空气涡轮发动机等。几种强预冷空天发动机原理大致相同——使用低温介质循环工作,吸收热量,对高超声速来流的高温空气“降温”获得理想的推力。


 其中“佩刀”采用双模态设计,采用了氦气和氢气两个制冷回路先后对空气进行冷却。

日本ATREX发动机直接采用液氢作为冷却剂、驱动涡轮的气体和燃料。

俄罗斯的深冷空气涡轮发动机,也采用燃料氢作为循环预冷剂。

之所以选择液氢,是因为它吸热后不但可以冷却空气,还能将自身从液态转化为气态,直接进行燃烧,可谓一举两得。这就是大多数空天发动机强预冷方案选择液氢的理由。

 美国的MIPCC 方案,是在压气机前部加装液体喷射系统,通过液体蒸发来冷却进气道中的气流。

 中国“高超声速强预冷空天动力”项目方案,应该是基于比较成熟的液氢方案,即使用液氢作为空天飞机第一级涡轮发动机的循环冷却介质;之后,并联火箭或超燃冲压发动机,在进入太空前临近空间领域使用,这就是空天组合式发动机。

目前,国外主要的强预冷发动机,都处于预研阶段。而从全国科技表彰项目的标准来看,中国已经成功攻克了“强预冷涡轮发动机”这一关键性技术,已经可以应用在正在研发的空天组合发动机上。而强预冷发动机就是空天组合动力技术中最难跨越的那一个“门槛”,这表明,中国的空天飞机发动机已经取得了重要的突破,处于领先地位,有希望率先研发第六代战机   


空天战机,要求要像普通飞机那样起飞,可以自行进入外太空飞行和作战。在太空真空环境,其速度可达到20马赫以上,导弹和激光等武器可以达到一小时打遍全球的目标;同时保护己方卫星和飞船等太空设施,打击敌方来犯太空武器。


由于美国已成立太空司令部,俄罗斯建立空天军,太空已变成大国战场之一。


浏览(770) (0) 评论(2)
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文章评论
作者:双不 留言时间:2020-06-29 18:38:31

下一代战机该是无人机。飞机的机动能力逐渐超出人类的忍受能力。

回复 | 1
作者:puma4843 留言时间:2020-06-29 12:36:31
做梦吧?
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