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瀚海狼山:为7代机配套的5倍音速爆震发动机的研发处于领先状态!|2023-01-28

5代隐身机普遍采用推重比在10级别的大推力涡扇发动机。而从6代机开始,采用推重比为12到15的变循环发动机已经成为共识,可以满足3.5倍音速极限以下;2万米高度2.2马赫的超巡状态;而且可以节省油耗大约30%。那么到了更进一步的7代战斗机。各种极限指标对比6代机还会有一个更大的提升:这就是飞行的最高高度可以突破80到100千米的极限;而平飞速度也可以普遍在5马赫以上;俯冲状态的极限速度可以接近8马赫。这种极高的要求,目前包括变循环发动机在内,全部无法满足要求。除了节流火箭发动机之外。最有前途的备选技术就是冲压喷气与爆震喷气推进技术。节流火箭当然可以满足从地面一直到外太空的所有喷气飞行要求;但是可持续工作的时间相对较短;而且,

完全无法利用地球大气中本来就具备的氧气这种天然的飞行氧化剂。导致每次飞行之前除了要“加油”之外,还要单独的“加氧”;其实就是更换液态氧罐。这样既麻烦又有相当的风险性。既然不轻易飞出大气层,那么最好的办法就是继续直接利用天然氧气,而且只需要给飞机加油,也就是添加普通的航空煤油即可。对冲压发动机来说,确实可以满足飞到5马赫的要求。但是这种发动机在2.5马赫以下基本无法启动。此时就必须再单独准备一套传统的涡扇发动机,这样肯定是属于叠床架屋式的重复建设。除了空天飞机可能同步装备2种发动机之外,作为大气层内的战斗机很难如此操作;毕竟同时装备2种发动机必然会有超重的麻烦。还有一种选择就爆震发动机。什么是爆炸发动机呢?

爆震发动机不是发动机爆震,但是两者在原理上有那么一点点关系。普通汽油发动机的爆震都是需要避免的;但是航空爆震发动机却是直接利用这种物理现象来为高速飞行提供动力。传统的涡扇涡喷包括变循环发动机都是涡轮喷气原理,其实都是走马灯技术的延伸。也就前端从大气层中吸收空气,用来做功的主要是其中的氧气,然后压缩后喷入航空煤油产生混合燃烧的火焰;这种火焰往后推动涡轮。而涡轮又通过往前的轴系,让前风扇与压气机继续工作。这样就成了一个持续循环的喷气做功过程。这个过程可以满足3倍音速以下的航空飞行。但是如果速度继续提高,则会出现两个问题:第一,就是风扇、压气机与涡轮这些内部自旋装置,本身也有很强的风车阻力。在3倍以上高速飞行中,

 

其阻力效应开始大于推动效应,也就是反倒成为累赘了。第二,涡轮喷气系统是持续燃烧持续工作的;这样就等于氧气与煤油混合后的爆燃气体还没有爆发到极限,就被持续不断的气流吹出去了。等于说一边吸气一边“漏气”;这样就有燃料的利用效率不足的问题。所有的涡轮喷气模式的燃烧效率都不会超过30%,而且喷出的热气流最多也就3倍音速以下。这样获得的反推力飞行最高速度也在3倍音速上下。而爆震发动机根本不需要涡轮等固有体系。等于是吸足了一口煤油与氧气的混合物,然后点火引爆,定向的向后喷出。这样喷出的等离子体的速度可以高达15马赫以上。因此燃烧效率可以接近50%,获得的反推速度也可以超过5马赫。而爆震发动机每次向后引爆气流的频率很快,1秒可以达到100次。

 

因此从外界看来仍然是持续性的喷气燃烧。但是推力很大;而且可以在当今最省油的航发的基础上继续节油1半。爆震发动机是各军事大国竞相研发的高边疆技术之一。目前还处于齐头并进的状态。超级大国刚刚测试了5000牛推力爆震发动机。而长耳朵家在去年就超过了这个指标。因此有更大的概率在5年左右彻底突破7代战斗机的标准爆震发动机。

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