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中国技术反超美国?中国首创新型发动机,成为世界领头羊
23小时前Big秘探Yaatbup
不久前《中国航空学报》的一篇论文披露，我国最近在高超音速风动试飞风洞中，成功实验了一种技术领先的高超声速飞行器冲压发动机。
实验结果表明，该发动机突破了当前冲压发动机的技术瓶颈，其推力居于当前世界最先进水平，而且燃料消耗之低、运行过程之稳定。它就是站立式斜爆轰冲压发动机
飞行器只要安装了这种发动机，速度将能轻松突破5马赫，它的出现标志着中国在超燃冲压发动机领域，已经拥有引领世界科技方向的能力和地位。
而在站立式斜爆轰冲压发动机研发上取得突破的，是中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室。
这个实验室团队在姜宗林主任的带领下，为冲压发动机提出了创新的工作原理，用“爆轰效应”将发动机高超声速燃烧过程的效率推到极致。
在微妙级的极短时间内、以及不到1厘米的空间范围内，让燃料的能量迅速爆发，大幅度提升发动机的燃烧效率。
站立式斜爆轰冲压发动机的出现完美解决了冲压发动机因燃烧不稳定而导致的推力不足问题。
这次中国团队拿出的研发成果，在世界高超声速飞行器领域造成了很大震撼。
要知道高超声速飞行器技术是世界军事大国实现战略武器的飞行速度高超声化，从而真正做到“一小时打遍全球”的关键。
然而想要实现飞行器飞行速度的高超声化，关键就在于为它安装适用于高超声速状态下工作的超燃冲压发动机。
在这方面上，美国曾经长期处于全球最先进的地位。
美国军方从上世纪50年代，就开始进行了超燃发动机项目试验。
当时推出了世界第一代安装了超燃发动机的高超声速验证机----X-7。
这款验证机的最高飞行速度为4.5倍音速。到了2009年，又推出了新一代验证机X-51A。
美国军方希望这种新型飞行器能顺利实现速度超过5马赫的目标。
然而由于始终不能突破发动机燃烧效率低、稳定性差的技术瓶颈，X-51A的推力不足，而且连续工作时间始终无法超过300秒，难以达到实用化水平。
后来，美国又与澳大利亚联合推出了另一款低成本验证机HIFiRE，但依然无法达到预期目标，项目屡遭失败。
如今中国推出的站立式斜爆轰冲压发动机，却解决了燃烧效率和稳定性这两个世界难题。
在地面实验中实现了600秒的连续工作时间。
那么站立式斜爆轰冲压发动机是如何工作的？
在立式斜爆轰冲压发动机的研发中最关键的突破，就是让发动机在超音速气流下，依然能够稳定工作。
超音速飞行中，由于进入发动机的气流速度太快，会在进气口和燃烧室形成强大的冲击波。这种冲击波的能量，会将燃料的火焰吹灭，让发动机无法持续工作。
而姜宗林团队提出的创新思路是，直接用超音速冲击波来点燃发动机中的燃料，把传统的扩散燃烧方式，改变为“斜爆轰”燃烧方式。
这样，冲击波就从阻止发动机连续工作的破坏性因素，变身为支撑燃料高效率燃烧、并持续输出动力的有利因素。
由于采用了全新的工作原理，姜宗林团队拿出的站立式斜爆轰冲压发动机不但工作效率高、持续工作时间长，而且在结构上也具备很大优势。
发动机不需要任何转动或者移动部件，它只用进气口、氢燃料喷射器、燃烧室这三个部件就组成了整台设备。
这台发动机的原型，已经在北京的超高音速风洞中进行了实验。
当风洞驱动气流以9倍音速流经这台站立式斜爆轰冲压发动机时，气流在发动机进气口，以极高的速度瞬间就引发了冲击波。
发动机燃烧室内的氢燃料，在冲击波的激发下，不需要点火装置就瞬间开始燃烧。
这种燃烧能在短时间内释放能量，造成耀眼的“爆轰波”，并产生巨大的推力。
从实验团队拍摄的视频资料中可见，发动机喷口的爆轰波会发出夺目的闪光，场景如同科幻电影中星际飞船起飞般壮观。
之所以能够取得站立式斜爆轰冲压发动机的技术突破，除了有赖于一批具有奉献精神的科技工作者外，还要归功于长期投入建设的庞大风洞群。
站立式斜爆轰冲压发动机只有在超高音速气流之下，才能工作。
其中最重要的实验条件，就是能够在地面模拟高超音速气流的风洞设备。
在理论上，姜宗林团队推出的站立式斜爆轰冲压发动机，最高工作速度可以超过16倍音速。
当前我国风洞设备能模拟的气流速度，最高只有9倍音速。姜宗林主任正在牵头研发的超大型高超声速激波风洞JF-12，就是这样一种风洞设备。
一旦它投入使用，我国冲压发动机技术的研发必将再度提速。
乘波体
实际上，当飞行速度达5倍音速后，飞行器的机体还要面临另一个问题：激波。
所谓激波，就是当高超音速气流经过飞行器机身时，引发的冲击波。
这种冲击波，不但会让发动机的燃料燃烧出现困难，而且还会在机身表面造成紊流，令飞行器在短时间内产生影响操纵的剧烈震动，甚至会造成机身解体。
对此中国科技界早已拿出了解决方案，那就是乘波体技术。
简单来说，就是将飞行器设计成一种特殊的流线型结构。
它的前缘能够在超高音速气流中，能“乘坐”在激波的上方，不但不会造成机体震动，而且还还能充分利用激波的能量，保持飞行姿态的稳定。
有了站立式斜爆轰冲压发动机，飞行器就能够以5倍以上音速高速飞行。有了乘波体技术，飞行器就能在高速飞行中保持姿态稳定可控。两大技术相结合，为我国未来军事科技的突破奠定了强大基础。
例如，我国正在研制的“神龙一号”，就是充分利用两大技术的成果。
它能够以极少的燃料，极轻的机体重量，自由往返大气层与太空。
在这两大新技术的支撑下，未来我国的导弹和无人机，甚至能够将飞行速度提高到15倍音速以上。
科学技术永远是第一生产力，更是第一战斗力。站立式斜爆轰冲压发动机，和乘波体技术的研发和应用，就是明证。
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飞行器只要安装了这种发动机，速度将能轻松突破5马赫，它的出现标志着中国在超燃冲压发动机领域，已经拥有引领世界科技方向的能力和地位。
而在站立式斜爆轰冲压发动机研发上取得突破的，是中国科学院力学研究所高温气体动力学重点实验室。
这个实验室团队在姜宗林主任的带领下，为冲压发动机提出了创新的工作原理，用“爆轰效应”将发动机高超声速燃烧过程的效率推到极致。
在微妙级的极短时间内、以及不到1厘米的空间范围内，让燃料的能量迅速爆发，大幅度提升发动机的燃烧效率。
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要知道高超声速飞行器技术是世界军事大国实现战略武器的飞行速度高超声化，从而真正做到“一小时打遍全球”的关键。
然而想要实现飞行器飞行速度的高超声化，关键就在于为它安装适用于高超声速状态下工作的超燃冲压发动机。
在这方面上，美国曾经长期处于全球最先进的地位。
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这款验证机的最高飞行速度为4.5倍音速。到了2009年，又推出了新一代验证机X-51A。
美国军方希望这种新型飞行器能顺利实现速度超过5马赫的目标。
然而由于始终不能突破发动机燃烧效率低、稳定性差的技术瓶颈，X-51A的推力不足，而且连续工作时间始终无法超过300秒，难以达到实用化水平。
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在地面实验中实现了600秒的连续工作时间。
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在立式斜爆轰冲压发动机的研发中最关键的突破，就是让发动机在超音速气流下，依然能够稳定工作。
超音速飞行中，由于进入发动机的气流速度太快，会在进气口和燃烧室形成强大的冲击波。这种冲击波的能量，会将燃料的火焰吹灭，让发动机无法持续工作。
而姜宗林团队提出的创新思路是，直接用超音速冲击波来点燃发动机中的燃料，把传统的扩散燃烧方式，改变为“斜爆轰”燃烧方式。
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实际上，当飞行速度达5倍音速后，飞行器的机体还要面临另一个问题：激波。
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