6代机连续旋转爆震发动机的研发遥遥领先?
2023-09-30 17:53:58
过于一直以为,第6代战斗机,特别是其中的有人驾驶的长机部分,配备推重比在15以上、高空超巡能力可以达到1.8到2.0马赫左右的变循环发动机就已经足够了。不过到去年这个认知被彻底颠覆。因为自然变循环发动机推力再大、超巡能力再强,也只属于涡扇喷气发动机发展到极致的类型;仍然没有摆脱涡轮吸气再喷气的基本运行模式。这一点就意味着配备变循环发动机的机型,最大速度不可能超过4马赫,最高飞行极限也不可能超过4万米,也就是双4的标准就是不可逾越的天花板。但是全新的6代机概念,却很明确的讲:要从海平面一直到入轨阶段都能正常运行。那么就意味着最低平飞速度都不会低于5到8马赫这个超高音速的入门阶段,至于上限则直接到25甚至30马赫;飞行高度,
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则是在大气层内外自由穿梭。目前能做到这一点的只有两种特殊的液态发动机。第一是节流火箭;第二则是连续旋转爆震发动机。液体火箭自然不用多讲。不过目前的技术不太可能给液态大型火箭快速的更换燃料与氧化剂。而且6代机明显还想继续利用大气层内部本身就相对丰富的氧气资源;那么就存在继续从外界吸气燃烧的很大概率。算来算去,唯一符合所有要求的,似乎就只剩下连续旋转爆震发动机这一个选择。这种发动机本身也是吸气压缩喷气推进模式的一种,但是做功原理上与所有的涡轮喷气发动机都有所不同,因为不是传统的定容燃烧。连续旋转爆震发动机可以保持在大气层内部全程吸气,从而适应推进速度从0一直到15马赫左右。如果进入大气层顶部直接到卡门线以上,
在外界氧气已经不足以支持继续作为氧化剂的情况下,可以直接转换为传统的、自带内部氧化剂的液态火箭发动机,不需要增加额外的系统。而在整体推进速度上,也可以从10到15马赫的初速,平滑过渡到25马赫以上入轨飞行。虽然这类新式发动机理论上如此先进与堪用,但是各大国在以前的研发阶段,普遍只能设计与生产缩比例的模型机进行测试。也就是这些已经可以实际测试的连续旋转爆震发动机,都是很迷你的。而不是推力动辄几十吨级、推重比轻易到30以上的等比例测试型号。那么已经测试的普遍有多迷你?总之是大多数推力只有几百牛顿,也就是几十公斤的实际推力;距离实际装在6代机原型机上的要求,基本差了大约3个数量级!不过有一家却在这方面有了重大突破。这就在于,
不但首次脱离实验室的测试台架,实现了首次装机试飞;而且其真实推力也可以大致推测:进行试飞的虽然明确讲是无人机,但是这架测试中的无人机的总体量并不算小,而且明显是借鉴了苏两拐的成熟气动外形。在试飞中可以同时安装与测试2台发动机。这架无人机从与现场测试人员的身高比例来反推,那么其长度应该至少在6米上下,翼展也应该超过了3.5米。这样算下来,即使是无人机,整体自重也应该在4吨级左右。对比空重仅仅5吨的光板米格21,已经不算小了。那么自重4吨级的试飞机,2台测试发动机总推力应该有4吨到5吨,维持较大的安全推重比,可知单发最大推力就有2吨到2.5吨。这样与未来实际装配6代机的单发推力至少25吨的级别,已经只差1个数量级。要知道在二战末期,
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涡轮喷气发动机最早实际装机的时候,大多数型号的实际推力也就刚刚1吨甚至只有0.8吨左右。同时安装2台,就可以让当时的有人喷气战斗机飞到接近音速的标准,对比大多数螺旋桨战机已属降维打击!因此2.5吨级的爆震发动机如果已经试飞成功,那么距离单发25到30吨的、真正的爆震发动机的原型机已经不远了。这才是又一个事关未来上百年全球空天实力竞争的遥遥领先!
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则是在大气层内外自由穿梭。目前能做到这一点的只有两种特殊的液态发动机。第一是节流火箭;第二则是连续旋转爆震发动机。液体火箭自然不用多讲。不过目前的技术不太可能给液态大型火箭快速的更换燃料与氧化剂。而且6代机明显还想继续利用大气层内部本身就相对丰富的氧气资源;那么就存在继续从外界吸气燃烧的很大概率。算来算去,唯一符合所有要求的,似乎就只剩下连续旋转爆震发动机这一个选择。这种发动机本身也是吸气压缩喷气推进模式的一种,但是做功原理上与所有的涡轮喷气发动机都有所不同,因为不是传统的定容燃烧。连续旋转爆震发动机可以保持在大气层内部全程吸气,从而适应推进速度从0一直到15马赫左右。如果进入大气层顶部直接到卡门线以上,
在外界氧气已经不足以支持继续作为氧化剂的情况下,可以直接转换为传统的、自带内部氧化剂的液态火箭发动机,不需要增加额外的系统。而在整体推进速度上,也可以从10到15马赫的初速,平滑过渡到25马赫以上入轨飞行。虽然这类新式发动机理论上如此先进与堪用,但是各大国在以前的研发阶段,普遍只能设计与生产缩比例的模型机进行测试。也就是这些已经可以实际测试的连续旋转爆震发动机,都是很迷你的。而不是推力动辄几十吨级、推重比轻易到30以上的等比例测试型号。那么已经测试的普遍有多迷你?总之是大多数推力只有几百牛顿,也就是几十公斤的实际推力;距离实际装在6代机原型机上的要求,基本差了大约3个数量级!不过有一家却在这方面有了重大突破。这就在于,
不但首次脱离实验室的测试台架,实现了首次装机试飞;而且其真实推力也可以大致推测:进行试飞的虽然明确讲是无人机,但是这架测试中的无人机的总体量并不算小,而且明显是借鉴了苏两拐的成熟气动外形。在试飞中可以同时安装与测试2台发动机。这架无人机从与现场测试人员的身高比例来反推,那么其长度应该至少在6米上下,翼展也应该超过了3.5米。这样算下来,即使是无人机,整体自重也应该在4吨级左右。对比空重仅仅5吨的光板米格21,已经不算小了。那么自重4吨级的试飞机,2台测试发动机总推力应该有4吨到5吨,维持较大的安全推重比,可知单发最大推力就有2吨到2.5吨。这样与未来实际装配6代机的单发推力至少25吨的级别,已经只差1个数量级。要知道在二战末期,
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涡轮喷气发动机最早实际装机的时候,大多数型号的实际推力也就刚刚1吨甚至只有0.8吨左右。同时安装2台,就可以让当时的有人喷气战斗机飞到接近音速的标准,对比大多数螺旋桨战机已属降维打击!因此2.5吨级的爆震发动机如果已经试飞成功,那么距离单发25到30吨的、真正的爆震发动机的原型机已经不远了。这才是又一个事关未来上百年全球空天实力竞争的遥遥领先!