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你可能很难想象,咱们的发动机究竟发展到了什么样的地步。
根据央视媒体的报道,斜爆震发动机可以让飞行器的速度最高达到16马赫,比导弹还快,或将用于第六代战斗机,开启全新空战模式。
开创性技术目前除了我们所熟知的涡扇发动机、太行发动机之外,在这个领域比较前沿的就是超燃冲压发动机。
而涡轮系列属于燃气发动机,是一种热机发动机,这种发动机具有推力大,能量转化效率高,燃油消耗等优点。
但它的缺点也比较明显,那就是采用了传统的燃油或者是汽油为燃烧源,在续航能力以及速度上限方面受到极大的限制。
而超燃冲压发动机相当于前者的升级版,它可以在飞行器飞行的时候从外部攫取氧气,从而减少携带氧化剂,减少飞行器重量的同时,还能很大程度上优化发动机的结构。
超燃冲压发动机的上限,就比较高,它可以产生相当于4倍火箭的推力。
在年的时候,美国就对该发动机进行了试验,创下了9.6马赫的纪录。
而在同一时间的中国,还没有先进的国产涡扇发动机。
这个时候我们面临着两种选择,一是迎难而上(技术可能会被卡脖),继美国之后我们也要研发出自己的超燃冲压发动机。
第二便是研究更新颖概念达到更高速度的新款发动机(从零开始),小孩子才做选择题,咱们全都要。
在年的时候,就首次公开证实了我国自主研制的超燃冲压发动机成功试验的消息。
继美国之后,我们是第二个成功实现超燃冲压发动机用于飞行器的国家。
而在第二种选择的尝试上,我们则是提出了斜爆震发动机这一新颖的概念。
16马赫斜爆震发动机所谓的斜爆震发动机是在爆震发动机基础上发展而来的。
爆震发动机是一种新型的内燃机技术,其工作原理基于连续的爆震反应。
相较于传统的往复式活塞发动机,斜爆震发动机具有更高的能源转换效率和更低的排放。
斜爆震发动机的工作过程可以分为以下几个步骤:混合物进入、点火启动、爆震扩散、连续爆震和能量输出。
在混合物进入阶段,燃料和氧化剂的混合物被注入到发动机的燃烧室中。这些混合物通常是以高压的方式喷射进入燃烧室,为接下来的点火启动做好准备。
随后,在点火启动阶段,通过点火系统,在燃烧室中的一小部分混合物被引燃,形成初始的火焰核心,这个点火将为之后的连续爆震提供起始条件。
接着是爆震扩散阶段,初始的火焰核心迅速扩散,形成一个由高温、高压和高速气体构成的冲击波。
这个冲击波以超声速速度向离心式转子传播,并在其路径上引发更多的燃烧。这样的扩散和传播过程形成了连续爆震反应。
持续的爆震在连续爆震阶段发生,随着冲击波的传播,燃料混合物在转子内部快速自燃并发生爆燃。
这使得爆震波前不断地通过转子,形成一个持续、连续的爆震反应过程。
最后,在能量输出阶段,爆震反应产生的高温高压气体通过喷嘴或推力装置,将产生的推力用于驱动发动机或提供动力输出。
斜爆震发动机通过利用连续的爆震反应来实现更高效能的能源转换。
相较于传统的活塞发动机,斜爆震发动机具有更高的能源转换效率、较低的排放、较低的噪音和振动等优势。
尤其是更高的能源转化效率使得这台发动机的上限非常高,能够达到16马赫。
根据央视报道,我国目前已经实现了对9马赫速度的斜爆震发动机的验证,未来验证16马赫的发动机也只是时间问题。
为第六代“添砖加瓦”16马赫是什么概念,要知道俄罗斯引以为傲的匕首超高音速导弹的速度也才16马赫。
如果能够将其利用到六代战斗机上,那么将比导弹还飞得快。
更何况,导弹不可能一直保持超高音速的速度飞行,最大速度基本保持在末端下降的时候,只有速度够快才能冲破敌方的拦截网络。
试想一下,假如咱们的未来战斗机配备上了这台能够让其速度达到16马赫的发动机,现如今又有多少导弹能够击中它呢?
由此可见,这不仅是机型和发动机之间的更迭换代,就连现代战争模式有可能也会发生改变。
如果说导弹在未来不能靠速度取胜的话,那么可能会在自动追踪以及智能化路径方面下功夫。
未来的空战势必会朝着智能化发现发展,以第六代战斗机为核心指挥平台,操控其他智能化战斗机进行作战。
另外,斜爆震发动机之所以会被认为是第六代战斗机的装备,还有一个很大的原因在于16马赫的速度不是人类能够承受的。
该发动很有可能配备到无人机上,使其具有高机动性,用于深入地方阵地的战斗。
如果说咱们在未来能够从技术上克服这种高速度带给飞行员的伤害,这也是有可能的。
随着JF-22超高速风洞在年被验收,这也给高更的技术带来了验证的可能性。
未来我们究竟能够做到什么程度,国家究竟能够给我们带来多大的惊喜,非常值得期待。
参考资料
中国知网《燃气涡轮发动机的发展与制造技术》
张智勇,李旭昌,孙超《脉冲爆震发动机概述》