中国科学家已经研制出一种革命性的飞机引擎,可以用于16马赫的飞行。他们说,由该引擎驱动的飞机可以在两小时内到达世界任何地方。
在北京的高超声速风洞中试飞的原型机在推力、燃料效率和操作稳定性方面表现出前所未有的性能。
科学家们还说,“可重复使用的跨大气层飞机,它们将从机场跑道起飞,加速进入地球轨道,然后重新进入大气层,最后降落在机场”,这项由中国科学院力学研究所姜宗林教授领导的研究星期六发表在《中国航空学报》上的同行评审论文中。
这种未来发动机的设计相对简单。它由三个没有任何运动部件的主要部件组成:单级进气口、氢燃料喷射器和燃烧室。燃烧室的入口通向空气入口的上端。
“它很容易被误认为是滑板,”北京的一名高超音速飞行研究人员说。
姜宗林的团队将发动机放入一个强大的风洞中,模拟9倍音速的飞行条件。
当高速风撞击入口时,会产生温度和压力极高的激波。冲击波在燃烧室与氢燃料相遇,产生爆炸,推动发动机前进。研究小组提供的视频片段显示,发动机点火时,燃烧室的入口发出了像星球大战飞船一样的光。
理论上,这种空气呼吸引擎的飞行速度可以达到音速的16倍,但据这位驻北京的研究人员说,地球上唯一一个能够模拟这种飞行的风洞仍在北京建设中。
姜宗林及其同事称其为“立式斜爆冲压发动机”,简称Sodramjet。 他们说,迄今为止,该发动机为将商业飞行提升到超音速或音速的五倍提供最大的希望。 现有的超音速飞行发动机,称为超燃冲压发动机,太弱,太耗油且太不稳定。
“对高超音速推进器的二十年探索表明,高音速空气呼吸发动机的发展确实需要革命性的概念。 他们的论文说:“超音速喷气发动机……可能是一个非常有前途的选择。”
超音速喷气机也是美国的想法。
在1960年代和1970年代,美国国家航空航天局在超燃冲压发动机实验中遇到了一系列挫折。 超燃冲压发动机没有运动部件,在超音速下,其性能要优于普通喷气发动机,但在运行过程中常常摇摇欲坠。 原因之一是高速空气产生的冲击波可以扑灭火焰。
一位名叫Richard Morrison的工程师提出了一个彻底的解决方案。 他想,如果冲击波携带如此多的能量,为什么不使用它们作为打火机来引爆燃料并保持持续不断燃烧呢? 他在1980年的一篇论文中提出了这个想法,该论文可以从美国国家航空航天局的网站上下载。
但美国政府将大部分高超音速研究从Nasa转移到波音(Boeing)和洛克希德•马丁(Lockheed Martin)等私人公司,美国国防工业基本上(如果不是完全忘记的话)忘记了莫里森的想法。承包商把他们所有的资源都投入到超燃冲压发动机的设计中,并继续遭受挫折,最终导致他们落后于其他国家。
俄罗斯和中国近年来部署了各种类型的高超音速武器,而美国军方预计要到明年才会收到这些武器,即使一切按计划进行。
姜宗林和他的同事说,他们已经受够了超燃冲压发动机致命的设计弱点。超音速冲压发动机在7马赫以上的速度下几乎无法产生任何推力。燃油消耗如此之高,以至于没有一家商业航空公司可能为其买单。而飞行员,更不用说乘客了,如果他们在飞行中被要求时不时地重新启动引擎,他们可能会心脏病发作。
这个团队发现莫里森的想法很有趣,但是论文只包含了一些草图;实际上还没有人制造过这样的发动机。它需要大量的重新设计,需要一种能够承受高温和压力的特殊合金,强大的风洞,以及可能一无所获的巨额投资。
事实证明,Sodramjet在几乎所有方面都优于超燃冲压发动机。将敌人的冲击波转化为在高超音速下维持和稳定燃烧。发动机飞得越快,氢燃料燃烧的效率就越高。新引擎也比以前的型号更小更轻。
上海一位研究高超音速空气动力学的研究人员表示,该实验很可能是在“一段时间前”进行的。他说,中国的高超音速计划在很大程度上是保密的,因为它具有军事应用的潜力,发表在学术期刊上的研究也经过了仔细审查。
今年9月,中国试飞了一架无人驾驶航天飞机,可能降落在戈壁沙漠的一个秘密军用机场。实验中使用的发动机的细节仍然保密。
姜宗林和他的同事说,Sodramjet可能标志着一个进步,类似于1903年莱特兄弟的第一次飞行和1969年协和飞机的第一次超音速客机飞行。
他们说,这是“人类的梦想,飞得比以往更快、更高、更远”。
但高超音速导弹专家、以色列导弹防御组织(Israel Missile Defence Organisation)创始人和首任主任尤兹•鲁宾(Uzi Rubin)博士表示,新设计仍处于“非常试验性”阶段,其优势仍不确定。
他说:“即使有希望,要投入商业使用也需要大约一代人的时间。”“我相信超音速载人飞行不会马上出现。”
来源: SCMP