根據中國《流體力學實驗雜誌》的論文發現,中國專家已經成功研發使用普通航空燃料的高超音速爆震發動機,能讓飛行器的速度達到9馬赫,該發動機已經在北京JF-12 高超音速激波隧道中進行了好幾次斜爆震發動機地面試驗,並且全部取得成功!
高超音速爆震發動機是什麼
燃燒是推進系統中十分重要的過程。它透過 化學反應將燃料的化學能轉變為工質的熱能,再 轉變為動能,產生推力。在自然界有兩種燃燒波:一種是爆燃波,另一種是爆震波。爆燃波通常以相 對低的速度向未燃混合物傳播,對大多數碳氫燃 料與空氣的混合物的火焰傳播速度約為每秒幾米 至十幾米。它主要受層流或湍流的質量與熱量擴 散控制。爆燃波使流體比容增加,壓力略有下降, 可近似認為是等壓過程。目前所有燃氣輪機的燃 燒過程均按等壓過程處理。而爆震波則以每秒幾 千米速度向未燃混合物傳播。爆震波本質上是激 波後跟一個燃燒波。爆震波能產生極高的燃氣壓 力( 大於 15至 55個大氣壓),燃氣溫度( 大於2800K),由於爆震波傳播速度極快,其後的燃燒過程可視為等容燃燒過程,這使它對推進系統有 很大的吸引力。
脈衝爆震發動機PDE ( Pulse Detonation Engine) 就是一種利用脈衝式爆震波產生推力的新概念發動機。美國 NASA 把脈衝爆震發動機列為 3大全 新 的 先 進 航 空 概 念 REVCON ( Revolutionary Concepts) 之一。爆震發動機主要分為連續旋轉爆震發動機、駐定爆震發動機、斜爆震發動機這三種發動機。按照動力來主要分為火箭式、吸氣式、組合迴圈以及混合迴圈 4 種方式。
中國在爆震發動機上的技術積累
但是爆震衝擊力大,噪音較大,電源 問題等。由於脈衝爆震發動機工作過程具有周期 性,非穩態性質,不能採用如同穩態發動機那樣的常規分析方法,這就需要非常先進的風洞才可以實現脈衝爆震發動機的研製,沒有先進的風洞,就只能獲得基於諸多簡化假設條件,忽略了發動機內部分真實物 理過程例如,燃料噴注摻混 過程、非預混條件下爆震燃燒、複雜幾何流道內 波系相互影響等),難以獲得準確的效能評估結果 。這也是為什麼美歐一直在爆震發動機上止步不前的原因。
中國在90年代初就已經開始在爆震發動機上發力,1994 年,西北工業大學脈衝爆震發動機課題組在國家自然基金資助下率先開展了國內對脈衝爆震發動機概念跟蹤研究。21 世紀初,南京航空航天大學、空軍工程大學、南京理工大學、清華大學、北京大學、國防科技大學、北京航空航天大學等十幾家研究機構也先後開展了脈衝爆震發動機相關技術研究,並取得了一定進展。
比如國防科學技術大學林志勇等 開展了國內首次連續式預混超聲速氣流斜爆震試驗,採用高速紋影研究了高靜溫預混超聲速氣流中激波誘導燃燒和 脫體爆震起爆及發展的動態過程,系統探究了不同斜劈角度、當量比條件下斜爆震波起爆過程及駐定特性,分析了斜爆震波熄滅與再起爆過程及物理機制。
除此之外,其他國家試驗中的型號基本是都採用氫氣作為燃料,以追求更高的燃料比,氫氣相對而言更容易點燃,技術難度比較低。但是面臨的價格高昂、容易爆炸的風險。而中國科學院研究團隊更厲害的一點是:在爆震發動中使用了與航空煤油相當的RP-3燃料。發展了符合工程實際的以液態煤油 / 氧氣為燃料的脈衝爆震發動機。然而,在以汽油 / 空氣為燃料的原理性試驗中,進行了包括爆震基礎理論、燃料的噴射與混合、起爆技術等大量基礎性研究,從而認識、分析和總結了脈衝爆震發動機的關鍵技術問題,奠定了 脈衝爆震發動機 研發的技術基礎。
根據西北工業大學團隊的介紹,脈衝爆震發動機將會用作戰略飛機、無人機、導彈的動力裝置,也會用作軌道轉移發動機、行星著陸發動機以及航天器姿態控制、衛星機動的動力裝置等。
9馬赫飛行員可以承受嗎
很多網友關注的點是,飛行速度9馬赫,飛行員如何承受,需要說明的是,最高飛行速度9馬赫,並不是一直要以9馬赫的速度飛行,除此之外,如果不做高機動動作,飛行員可以承受9馬赫的飛行速度,那麼六代機如果採用爆震發動機,將會注重在視距外以導彈解決戰鬥。
截至目前為止,中國在五代發動機的進度上已經遠超美國,中國不僅掌握了超燃發動機和爆震發動機, 變迴圈發動機的研製工作也已經結束,這也就意味著中國六代戰機可以選用的發動機會非常豐富,而美國六代機專案陷入停滯。
美國空軍部長弗蘭克·肯德爾表示,將“暫停”部署下一代戰鬥機的程序。在六代機問題上,美國也是早就直接根本沒有能力進行研發,在提出六代戰機之後,美國更是連模型都不做,CG渲染都沒有直接來張框架圖,來忽悠中國,但是美國沒有想到的是,美國靠這種手段把蘇聯磨死了,但用到中國身上的結果就是幾年後中國拿著東西問“當初你想造又造不出來的是不是這個?
與此同時,楊偉總師表示中國的六代機研發進展非常順利,速度也在加快,除了發動機已經取得突破之外,我們可以看到湖南大學團隊已經在基於楊偉總師提出的OODA3.0理論設計基於戰場時空資訊一體化的戰鬥機智慧座艙了。
就目前的情況來說,中國在六代機的研發進度上要大幅領先於美國。而這對於美國來說,是無法接受的事情。