新型推进方案将旋转爆震发动机与双模冲压发动机进气道相结合，以减少对大型火箭助推器的依赖。
1月14日，通用电气航空航天公司和洛克希德·马丁公司公布了一项可能重塑未来高超音速飞行的新型推进演示验证结果。
两家公司展示了液体燃料旋转爆震冲压发动机与一种新型战术进气道的结合，如何应对高超音速系统面临的最大难题之一：即在速度超过5马赫（每小时超过3800英里）的极端条件下的效率问题。
这项测试汇集了近年来迅速发展的两大先进航空航天理念。高超音速飞行器有望为未来防御系统带来更快的响应时间和更远的航程。
然而，主要技术障碍依然存在。工程师们通过将旋转爆震发动机与双模冲压发动机进气道结合，旨在弥合常说的限制当前高超音速导弹性能的"效率差距"。
为何效率限制高超音速导弹？
高超音速飞行具有巨大的军用和民用潜力。以超过五倍音速飞行的飞行器可在数分钟内跨越远距离。然而，要在如此宽广的速度范围内保持发动机效率仍然很困难。
许多高超音速导弹依赖冲压发动机进行持续高速飞行。冲压发动机没有活动部件，依靠向前运动来压缩进入的空气。这种简单的设计一旦发动机已经高速运行就能良好工作。问题在于点火。冲压发动机通常需要达到大约3马赫（约每小时2300英里），燃烧才能开始。
为了达到该速度，导弹需要大型火箭助推器。这些助推器增加了重量、复杂性和成本，也限制了射程和灵活性。从发射到高效巡航之间的这段"空白地带"，一直是高超音速设计者面临的长期挑战。
旋转爆震发动机提供新路径
通用电气航空航天公司正通过旋转爆震发动机应对这一挑战。这种发动机不使用稳定燃烧，而是利用一个环绕圆柱形燃烧室持续传播的超音速爆震波。燃料和水被送入燃烧室，形成一个自我维持的循环，在燃烧期间维持高压。
这种方法带来了重大收益。旋转爆震发动机的效率可比传统燃烧系统高出约25%，而且更小、更轻。与传统冲压发动机不同，它们可以在较低速度下运行，甚至在达到超音速飞行之前。
另一个关键优势是灵活性。同一个核心部件既可作为超音速下的冲压发动机，也可作为高超音速下的超燃冲压发动机。这意味着导弹可以依赖更小的火箭助推器，并在不同飞行状态之间更平稳地转换。
为双模飞行打造的战术后向进气道
洛克希德·马丁公司贡献了一个专为双模冲压发动机系统设计的高速战术后向进气道。这个进气道至关重要，因为它管理着空气在不同速度和高度下进入发动机的方式。通过根据旋转爆震核心进行自我调节，该进气道可在气流条件变化时保持稳定运行。
在5马赫及更高的速度下管理气流极其复杂。激波在狭小空间内相互作用，微小的变化就可能破坏燃烧。工程师们依靠先进的计算流体动力学来设计进气道并控制这些激波模式。
该设计也解决了爆震发动机的一个常见弱点。许多此类发动机难以在不同高度下保持稳定性能。无论飞行器是在大气层较低处飞行，还是在较高处进行高超音速巡航，新的进气道都有助于保持效率。
对未来高超音速系统的影响
旋转爆震冲压发动机与战术进气道的结合，有望实现更紧凑、更经济的高超音速推进系统。更少的部件和更小的助推器可降低成本，并实现大规模生产。
洛克希德·马丁公司先进项目副总裁兼总经理兰迪·克莱茨表示："经过两年内部投资，此次演示验证证明了合作、创新以及共同致力于以相关速度将经济可负担的能力交到作战人员手中的力量。这种紧凑的冲压发动机应用了洛克希德·马丁公司在冲压发动机进气道方面的专业知识，并在极端速度下提供更远的射程。我们致力于提供一种在日益严峻的威胁环境中提升美国高超音速能力的推进系统。"
如果该技术持续成熟，它可能在下一代高超音速导弹和飞行器中扮演核心角色。
如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！
热门跟贴