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  • 1 # 蛋科夫斯基

    超燃衝壓發動機,全稱超聲速燃燒衝壓式發動機。

    常見的火箭的引擎需要自帶氧化劑,而超燃衝壓發動機可以利用飛行時空氣中氧氣。在消耗相同的推進劑的情況下,超燃衝壓發動機可以提供幾倍於火箭推力的推力。

    超燃衝壓發動機具有結構簡單、重量輕、成本低、單位推力高的優點。與火箭發動機相比,超燃衝壓發動機無需攜帶氧化劑。

    衝壓發動機的原理比渦輪噴氣發動機的原理髮現要早很多,無非就是空氣以超音速進入發動機燃燒室與燃料混合點燃,由於其本身的能量,空氣已經不需要再壓縮,所以可以完全省略渦輪和相關的複雜設計,把噴氣發動機的結構最簡化。

    這就要說超燃衝壓發動機的工作條件了。從它的名字來看,超聲速燃燒。速度低於聲速,他無法工作。在靜止狀態下,超燃衝壓發動機無法啟動。需要將速度提升上去才能啟動它。

    戰鬥機需要低速機動能力,和在機場起飛的能力。現階段所有試驗成功的超燃衝壓發動機都是需要火箭將其加速到一定速度才能讓它啟動。所以現階段在戰鬥機上應用還不現實。

    NASA從1965年開始研究超燃衝壓發動機技術,目標是有人駕駛飛行器和單級入軌飛行器的動力。2004年X-43A進行第二次試飛,發動機持續工作12 秒,最大速度突破 9.8 馬赫。X-43A的成功試飛使美國成為是人類第一個實現超燃衝壓發動機高超音速飛行器飛的自主飛行的國家。

    由於超燃衝壓發動機的巨大的軍事及經濟應用前景,到八十年代,其中一個重要的研究成果就是所謂的雙模態發動機,它是一種適用於中等飛行馬赫數(4~8)的,既可以進行亞音速燃燒又可以進行超音速燃燒的衝壓發動機,拓寬了超燃衝壓發動機的應用下限。它是一種環形進氣道結構,包括亞音速和超音速兩個進氣道,在不同的飛行馬赫數和燃料當量比情況下,發動機自動實現亞燃和超燃的模態轉化。

    中國的超燃衝壓發動機一直由航天三院主要負責研製,目前已在地面試驗、飛行試驗技術等方面有了突破性進展。網上流傳的圖片和訊息也都是猜測。

    據外國媒體稱,中國航天三院的超燃衝壓發動機演示驗證飛行器已經於2011年6月成功實現首飛,而雙燃燒室超燃衝壓發動機得試驗飛行器也於2012年試飛成功,但到目前為止,沒有任何官方釋出的影象資料。

  • 2 # 成釗1

    別人都解釋清楚了,補充下,超音速燃燒的難點在於氣體分子速度超過聲速後,具有新特性。所謂的聲速其實是氣體固有震動傳遞的速度,聲波就是振動波,反映了氣體非受迫流動性的最大限度。你想想,如果一個氣體單元點燃,但是受限於流動性的最大限度,能量無法傳遞到周邊氣體,周邊氣體飛得太快追不上,周邊氣體就沒了火源,無法燃燒。所謂風暴下的蠟燭是不科學的形容,蠟燭之所以熄滅是因為蠟燭微弱緩慢的釋放熱量無法加熱快速掃過蠟燭的巨量冷空氣,溫度達不到燃點,所以熄滅,是冷卻所致,和超燃不是一回事,超燃本質是爆炸。 目前各國透過激波實現所有氣體分子的點燃,美俄走在前頭,中國次之。

    關於激波,很多人以為像音障一樣,是面牆,導致氣流不連續,造成燃燒窒息。其實激波也可以用來助力燃燒,比如,約束燃燒,用激波,引發燃燒,用激波。 超燃難點一,如何使燃料迅速混合,在有限範圍內爆炸燃燒。爆炸波是很快的,但也就是四五倍音速,透過收擴噴管,也難以加速到數十倍音速。傳統技術已經無法滿足超燃衝壓發動機的需求。難點二,點燃,靠火焰對流啦、熱交換啦什麼的技術來點燃,那就太low了,直接用激波點燃,把激波想象成分子對撞機,分子獲得巨大內能,達到很高的溫度。難點三,燃燒穩定,激波是個空氣斷面,巧妙設計避免真空出現在燃燒室。難點四,可控性,加減速什麼的,這就要建立寬範圍的燃燒室模型,不要只在特定環境下燃燒。最後,擴大速度範圍。

    超燃衝壓是一門寶藏技術,只要掌握了這個鑰匙,就能開啟巨大的寶藏,都是你無法想象的。說什麼8倍音速單級入軌節約燃料,那是大家的想象力太low了。氫燃料的理論極限是30倍音速。你能想象30倍音速的導彈飛機嗎?北京飛紐約只要20分鐘!住北京五環十萬一平的40平米豪宅,每天堵車40分鐘再坐20分鐘去紐約刷盤子上班,拿美金吃麥當勞,太愜意了,好像跑題了。

    高超音速是個新命題,很多經典定律和理論都要改寫,我們只能透過風洞獲得片面資料,總結出片面定律,建立不完備理論體系,再用超算模擬這個不完備的模型,難度太大。超燃的水平直接反應國家科技實力,不要看到賓士布加迪就說德國先進,看到arm劍橋就說英國先進。超燃才是科技實力的真正體現,每個國家都拼命追求超燃寶藏,落後了不要拿國際分工、科研經費、或者我不稀罕做來做藉口,根本就是技術實力跟不上。

  • 3 # 汽車工程研究生

    超燃衝壓發動機是研究對應飛行馬赫數大於6、以超聲速燃燒為核心的衝壓發動機技術。它的應用背景是高超聲速巡航導彈、高超聲速飛機和空天飛機等。

    原理:超燃衝壓發動機由進氣道、燃燒室和尾噴管組成。空氣流首先進入進氣道,進氣道將進氣流的部分動能轉變為壓強,實現氣體的壓縮過程,滯止到一定速度(依然能夠到達超聲速)的氣流進入燃燒室,與噴入的燃料迅速混合,在等壓條件下進行燃燒燃燒後的高壓高溫燃氣,經收斂擴張噴管加速後噴出,產生推力。

    特點:超燃充壓發動機屬於吸氣式發動機,沒有壓氣機和渦輪等旋轉部件, 高速迎面氣流經進氣道減速增壓, 直接進入燃燒室與燃料混合燃燒, 產生高溫燃氣經尾噴管膨脹加速後排出, 從而產生推力。它結構簡單,造價低、易於維護,超音速效能好,特別適用於高超音速導彈和飛行器。

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