最近不少网友都在刷美国那项绝密的高超音速飞行器计划,说白了就是DARPA藏了大半年,连张渲染图都没放,结果转头就被美国官方采购网站曝光了,好多人调侃说这哪里是美国的自研新项目,明明是给中国军工送现成PPT来了。
这事儿说起来还真挺有意思,这个叫NextRS的项目,全名叫下一代响应式打击,是DARPA和美国空军合作搞的可重复使用高超音速飞行器,既能扔炸弹也能做侦查,有人无人模式都能执行任务。按照美军的设想,它能从美国本土任何常规机场水平起飞,跑完5马赫以上速度,俩小时就能飞到全球任何热点地区,打完任务还能飞回去,加完油当天就能再出击。
原定这个项目2027财年启动验证机开发,2030年前后飞原型机,它要实现这个指标,核心难点全在动力系统,要求用基于涡轮的联合循环推进系统,也就是大伙常说的TBCC。简单说,普通涡喷发动机撑死了跑3马赫,能跑5马赫以上的冲压发动机,又得速度到2马赫以上才能启动,所以把两个拼一块,低速用涡喷,高速换冲压,听起来思路很清晰,做起来难度能掀翻半个航空圈。
这次DARPA特意提了要求,不准用之前流行的注水预冷技术,好多人听不懂啥意思,其实就是速度上去之后,进气被压缩会升温,空气一膨胀压缩效果就差,推力直接往下掉。最简单的法子就是喷水蒸发降温,省事是省事,但带水就得占重量,油带少了航程直接砍半,所以这次美军要求不准玩这套,相当于自己给自己加了Hard难度。
更麻烦的还有模态转换的推力陷阱,从涡喷换冲压的时候,经常是涡喷已经没推力了,冲压还没接上力,中间那段两个模式都不高效,净推力甚至可能变成负的,正好卡在4到5马赫这个关键区间上不去,就像掉进陷阱里出不来。
之前美国Hermeus公司搞的奇美拉发动机,只完成了涡喷转亚燃冲压的测试,而且用的还是预冷方案,要带额外的制冷介质,根本不符合DARPA这次的要求。美国现在要搞不用预冷的高马赫燃气涡轮计划,去年八月份才刚启动,现在连概念设计都没做完,连个拿得出手的里程碑突破都没有。
就美国军工现在这德行,搞这种项目真的很难让人乐观,毕竟现在美军的研发合同大多是实报实销加固定利润,超支全由政府买单,军工企业巴不得拖着慢慢搞,天天混工资赚得盆满钵满,最后搞不下去砍项目,企业也一点不亏。这么看NextRS大概率要被搞黄,说它给中国送PPT真没冤枉它。
其实大伙不知道,我们这边相关技术的进度快得多,NextRS卡脖子的好几个难点,我们早就突破了。像结构材料、热管理、发电这些,我们高超音速导弹都列装这么多年了,技术积累早就够了,连高超武器分离这种难点,我们也早做完风洞测试了。
最核心的动力系统,我们都已经出验证机跑完测试了,和美国的TBCC不一样,我们搞的对转冲压发动机,是直接把涡喷和亚燃、超燃冲压整合到一台发动机里。前半段是取消了静子的对转压气级,后半段共用燃烧室,从静止启动到超燃巡航,一台发动机就能全流程搞定。
它的设计思路真的绝,两个反向旋转的转子,转速高到叶尖超过音速,靠转子转动产生的激波来压缩进气,压缩效率比传统压气机高得多,单级就能顶传统的四到六级压气机,两级就顶八到十二级,比现在顶尖五代机航发的压气机级数效率还高。
而且模态转换的时候,还能靠调整转子转速改变激波,稳稳过渡完全程,根本不存在美国头疼的推力陷阱,测试出来最高能跑到6马赫。这可不是纸上谈兵的PPT项目,2020年中科院顶刊就发了相关论文,2021年申请了技术专利,今年三月已经完成了地面台架试车,实打实验证了0到6马赫的全段工作能力。
按这个进度推算,我们2027到2028年就能实现装机测试,比美国计划2027年才出原型机的项目快了整整一个阶段,进度优势一目了然。
剩下的飞行器平台也早就铺垫好了,多年前珠海航展就展出了MD-19和MD-22宽速域试验飞行器,速度覆盖0到7马赫,刚好适配我们这个0到6马赫的对转冲压发动机,这么多年过去,搞不好早就完成多轮升级,就等合适的动力装机测试了。
说句实在话,美国现在连门槛更低的常规高超音速武器都还没搞定,直接上马这种可重复使用的2小时全球到达项目,胆子确实大。要是知道我们早就有能测试七八马赫速度的高超音速风洞,技术积累比他们完善太多,不知道还会不会这么有信心开工。
参考资料:中国航天报 全球高超音速动力发展追踪
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