我国固体燃料超燃冲压发动机,取得重大突破。一经投入使用,人民空军、海军航空兵很可能全方位压制美军

这两天,中国航天科技集团透露,航天科技四院43所参与研制的新型固体粉末超燃冲压发动机顺利通过试验考核,期间发动机燃烧室燃烧稳定,压强曲线符合设计要求,试验后燃烧室结构完整,试验获得圆满成功。

大家可能不太了解这项技术的意义,以及难度,自然也就不了解它有多厉害,会对我军带来多大影响。这里我就先给大家介绍这项技术,对我们的军事意义,然后再说说它的难度。

首先,这个固体燃料超燃冲压发动机,不是给战斗机用的,而是给导弹用的。因为飞行器如果装载这款发动机,将会实现高超音速,而人体无法承受这么大加速度带来的过载问题。如果这个固体燃料超燃冲压发动机真的取得成功,它将意味着未来我们的自然吸气式高超音速巡航导弹,将会“烂大街”。假如现在就能实现大规模列装,那未来十年后,我们战斗机随便发射一颗巡航导弹,都会是高超音速导弹。

中航发出这个消息之前,军迷普遍认为,这项技术几乎很难实现,就算真要实现,那起码也得十年二十年之后。

目前世界上,普遍的高超音速巡航导弹,走的都是液体燃料超燃冲压发动机。比如俄罗斯的“锆石”。主要就是因为固体燃料超燃冲压发动机的技术太难,发动机十分不稳定。

在不影响发动机比冲的情况下,固体燃料技术路线的超燃冲压发动机,如果实现以后,只需要配套一个占总弹体重量约1/4的助推器。而液体路线的则需要给发动机配一个,占总弹体重量3/5的助推器。

俄罗斯试射“锆石”

另外现在液体路线主要采用的是液氢燃料,这种燃料极度易燃易爆,不稳定,需要频繁维护和检查,一不小心跌落或者磕碰,导致燃料泄露,可能会引燃自身和其他同类导弹,后果十分可怕。而固体燃料路线则不需要担心这些问题,无需将燃料和弹体分开运输,将极大提升部队机动反应能力。

虽然固体燃料比液体燃料更贵,但因为固体燃料结构更简单,且燃料易于储存,不仅能批量生产使用,综合成本理论上也便宜不少。所以一旦固体燃料路线能够实现,将全面提升我空军实力。

HACM

但是,虽然这种发动机好处很多,但技术难度太大,很难实现。所以现在各国科研机构,都认为其面临难以克服的问题。不然也不至于美俄两国,都只采用液体燃料超燃冲压发动机,实现巡航导弹的高超音速能力,而固体燃料路线,除了中国都没有突破太大进展。

那么固体燃料路线难点在什么地方呢?事先说明,因为讲的太详细,难免会用专业知识和术语,而且大家还未必听得懂,所以我这里就只抓取主要几点,笼统让大家感受一下。

战略巡航导弹

目前固体燃料发动机主要有三种路线,其中最主流的是内孔燃烧式路线,然后是我国西北工业大学提出的火箭燃气式路线,以及粉末式路线。

目前这三大路线中,如果都能实现突破,无疑是粉末燃料式路线的性能最好。而这其中,西工大提出的火箭燃烧式路线,因为主要是为了克服内孔燃烧式路线的缺陷,所以是较新的一种技术,目前世界只有这一所大学研究,其他都没有走这条路线研究的,其技术成熟度只有两三成。至于内孔燃烧式路线,虽然是主流路线,成熟度也八九成,看似快要突破,实际上遥遥无期。

西北工业大学牵头研制“飞天一号”火箭冲压组合动力

超燃冲压的内孔燃烧式路线,是利用空气来流,在进气道坡面上的冲压效应,完成气体压缩,其空气流速较快,所以会导致气体以超音速进入燃烧,这将导致固体燃料退移,燃烧室燃烧燃料不均,进而导致燃烧室内部变形,燃烧气体的气压就不稳,很难持续形成超压气流,持续推力就不足。

再有,固体燃料燃烧非常猛烈,燃烧速度无法调控,这也导致内孔燃烧式路线,无法持续稳定运行,始终无法突破发动机发动所需的时间上限。连发动时间都无法满足,直接输在起跑第一步,这也就导致内孔燃烧式路线不可行。

至于第二种火箭燃气式超冲发动机,虽然能克服内孔式路线的部分缺陷,但也有自己的致命缺点。首先是技术上相对稚嫩。其次,由于固体燃料需要在燃气盒中预先燃烧,然后才能进入燃烧室,与空气掺混,这也就意味着它需要比内孔燃烧式燃料,更多的氧化剂,这就拉低了发动机的整体比冲。但西工大科研人员,开辟一条前所未有道路的决心和勇气,值得我们钦佩。

然后第三条粉末燃料式路线。这种路线的发动机燃料形态并非一整块药柱,而是常温微小固体颗粒,所以结构就和稳定燃烧的液体燃料超燃冲压发动机类似了。它和液燃超冲发动机最大区别,主要是燃料从液体转变为固体粉末。

这种粉末燃料没有内孔式燃烧,药柱体积过大的问题,一个小盒就能装几十甚至几百公斤的燃料,且整体性能有很大提升,推力调节更加灵活方便,可根据不同飞行姿态的推力需求灵活变化。安全性能更是远远甩开前面两种路线。

但是它的技术也十分难以实现。为了能够保证燃料供给稳定,如何将燃料粉末像液体燃料那样流态化,再以气固两相流的形式输送进燃烧室。如果进入燃烧室后,如何让燃料粉末离散不易控制又是新的难题。

总之,这三种技术对当下科技水平来说,都极其难以实现。所以在中航消息出来以前,世界绝大部分军迷都认为,固燃超冲发动机难以实现。所以当中航突然宣布,新型固体粉末超燃冲压发动机顺利通过试验考核后,我都难免有种不真切的感觉。