这个领域美国就是小弟!耗费30年才有所突破,我国已筹备试飞!

美国《航空周刊》在4月9日发布了一篇文章,内容为预冷式涡轮发动机的关键性技术试验成功。作为高超声速飞机最有效的推进系统,一经开发完毕将会广泛运用到航天领域,称可斩获人类首次高超音速战机飞行记录。因此美国方面对于这次成果也颇为得意。当天CNN报道称,这次测试成功的预冷器,速度达3.3马赫,或超过声速的三倍。

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图:预冷式涡轮发动机外观

预冷却器发动机简称SABRE。在美国科罗拉多航空和太空港进行测试。这项技术最早是由英国率先提出,英国也曾计划将它用于“云霄塔”,也就是空中飞机的研制。不过由于研制预冷式涡轮发动机的技术极为复杂,不光耗时极久,资金投入也十分巨大。

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图:可配置在英国SKYLON空天飞机上

预冷式涡轮发动机一经使用,可以在地球大气层中达到5马赫以上的速度,随后逐渐加速到25马赫。有意思的是,预冷式涡轮发动机可以从大气中“呼吸”空气,虽然听起来有些异想天开吧!但是确实是这么个原理。根据研制公司初步推算,相较携带氧气的火箭发动机,它可以提供更高的燃油效率及更轻的重量。

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图:关键技术

至于预冷式涡轮发动机到底出彩在哪?其实答案就在它的名字里,显而易见“预冷”二字就是它的核心技术,在高速下飞行的条件下,空气流过发动机产生摩擦后会达到难以置信高温,这对内部机身组织而言是绝对致命的。也由于温度的限制,致使一般发动机无法达到更高的速度。而预冷器在达到高温之前,就先发制人的降低了气体的温度,不光给予机身保护,同时也让其可以实现更高速度。

最近,发动机官方公司给出一份声明,称在近期的测试实验中,预冷器可以在约仅20秒的时间内,将气体从高温1000摄氏度以上,直接冷却到机体适温度数,这也是推动高超声速飞机发展的重要里程碑。通过以上表述,我们也确实理解美国为何这么兴奋骄傲了,毕竟熬了30年终于有点眉目了,造出这个预冷式涡轮发动机确实不太容易。

但是,在这一领域,美国意外没有超前。早在2016年我国在高超音速技术会议上,就曾展出过涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机 “TRRE”。到了2018年更是完成了原理样机验证。它也被我国视为是未来航天领域的核心动力。

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图:涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机示意图

TRRE的原理是在火箭发动机基础上再增加一个涡轮发动机,可以全面提高在亚音速和超音速段的效率。而令人欢喜的是,高超音速战机的成功首飞可能只在2030年就得以实现。比较起美英国耗费30年才处于试验阶段,我国此类发动机前进步伐已经遥遥领先!


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