我写稿的速度赶不上,咱妈公布技术突破的速度。大家都在关注076,六代战机、空警-3000,鸣镝-19。
其实仅仅不到半个月里,咱妈还至少发布了5款发动机的技术突破,只是关注到的人不多。“JINDOU400”“清航叁号”,前两天我都讲过了,还有220吨级大推力补燃循环氢氧发动机、氢氧旋转爆震火箭发动机、600公斤推力级涡扇发动机。
220吨级大推力补燃循环氢氧发动机,未来要应用于重型运载火箭和可重复使用运载器;600公斤推力级涡扇发动机,主要用于高端无人机,具有高空1.5万米以上、高速0.8马赫以上、长航时飞行和高可靠性等特点。这两款发动机,以后有机会我们再细说。
这次我们主要讲一下“氢氧旋转爆震火箭发动机”。如果把它和“JINDOU400”“清航叁号”放在一起,你会发现一个共同点:爆震燃烧技术。
这项技术被视为未来飞行器的核心技术之一,未来在七代机上会用,在亚轨道轰炸机上也会用,常驻月球,载人登火星使用的火箭,还会用。
无论是在航空,航天,还是介于航空和航天的临近空间,它都是未来的核心技术。那它到底厉害在哪?
话说自然存在两种燃烧方式,一种叫做:缓燃,说白了就是很慢,燃烧波的传播速度低于音速,是我们最常见的燃烧方式,比如:火苗,这里燃烧波如果不理解,你可以简单粗暴地理解成,火焰的传播速度很慢。传统的发动机都采用的是缓燃,火箭发动机看起来很快的,主要是加了个“泵”。
与缓燃不同的另种方式叫做:爆震,很明显它的特点就是速度快,燃烧波的传播速度高于音速,一般都至少会有五六倍音速,甚至还会更高,也就是说火焰传播速度极快,你也可以把这种方式简单粗暴地理解为:爆炸。爆震燃烧技术,说白了就是把这种“爆炸”变得可控,并为飞行器提供动力。
采用爆震燃烧技术的发动机有很多优点,结构相比传统航发简化许多,减轻重量的同时,还更紧凑,燃烧室长度可缩短2/3以上。不仅如此,这种发动机的比冲性能和热循环效率也要比传统发动机好得多,就是省油,高效。
用几个词来总结采用爆震燃烧技术的发动机就是:更轻、更快、更省油、更高效、更大推力。
正是这些优点,所以无论航天、临近空间还是航空都可以用。而这次“氢氧旋转爆震火箭发动机”,对于航我国航天的发展意义重大。火箭的推进剂占总质量近80%~90%,比如:胖五总重约870吨,自身结构重量只占约10%,剩余的都是推进剂。为了减轻重量,火箭壳体“蒙皮”厚度只有1.2毫米-2毫米,火箭整流罩蒙皮厚度只有0.3毫米。
如果火箭发动机用上爆震燃烧技术,同样的条件下,由于效率提高,就不用带那么多推进剂,留出来的重量,可以多带一些航天员或者东西上天。对于常驻月球,载人登陆火星来说,这样的提升意义十分重大。
而爆震燃烧技术,在20-100公里高度的临近空间中,发挥的作用就更大了,尤其是对高超音速飞行器来说。
“DOUJIN400”和“清航叁号”属于这个类型的发动机,都不是火箭发动机,不需要携带氧化剂,火箭发动机则是需要带氧化剂的。其中,“DOUJIN400”未来会用在“云行”系列超音速飞机。
超音速武器一般用的超燃冲压发动机,但这种发动机有个短板,不能在静止状态下启动,需要借助火箭助推等辅助手段使飞行器达到超音速,“清航叁号”采用“爆震燃烧+冲压”相结合的方式,弥补了冲压发动机的短板,所以它可以从静止启动,一直加速到高超音速。
也就是说,如今我们已经朝着让高超音速飞行器和火箭更省油的方向努力,而老美却只完成了一个高超音速的试验。
那爆震这么好,为啥不造发展呢?
上个世纪50年代,就有人提出来了,但爆震非常不可控,温度和压强极高,温度能达到近3000度,压强超过100个大气压,对于发动机的材料要求极高。所以,一直以来,并不是原理搞不清楚,而是发动机的设计和材料上,没办法克服。
每一次航发的革命性进步背后都是材料的进步,最近集中公布三款“爆震燃烧技术”,说明我国在材料学领域取得重大突破。
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