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中美超燃冲压发动机对比:什么是超燃冲压发动机

中美超燃冲压发动机对比:什么是超燃冲压发动机不过在发动机领域最为重要的无非就是航空发动机了,因为这关系到我国空军战力如何,以及能不能大规模列装等问题。当然,其中就包括了我国的超燃冲压发动机。尤其是欧美等国家在发动机领域,更是对我国进行长时间的垄断甚至是技术封锁,这就导致了我国的发动机在同类型发动机中并不出色。可是在2021年我国却传来了一条非常好的消息,因为我国在超燃冲压发动机领域内已经完成了对美国的技术反超。要知道,发动机领域只是一个大的板块,里面包含了很多的小板块,像军民用航空发动机,固体火箭发动机,循环发动机等等。

中美超燃冲压发动机对比:什么是超燃冲压发动机(1)

文|大model

编辑|大model

引言:

“发动机不仅是衡量一个国家的工业水平的试金石,更是一个国家科技实力的象征。”

在很多年以来,我国的发动机总是处于弱势的地位。

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尤其是欧美等国家在发动机领域,更是对我国进行长时间的垄断甚至是技术封锁,这就导致了我国的发动机在同类型发动机中并不出色。

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我国发动机进步犹如神速

可是在2021年我国却传来了一条非常好的消息,因为我国在超燃冲压发动机领域内已经完成了对美国的技术反超。

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要知道,发动机领域只是一个大的板块,里面包含了很多的小板块,像军民用航空发动机,固体火箭发动机,循环发动机等等。

当然,其中就包括了我国的超燃冲压发动机。

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不过在发动机领域最为重要的无非就是航空发动机了,因为这关系到我国空军战力如何,以及能不能大规模列装等问题。

好在我国的航发也不是没有突破,像“太行”“峨眉”,甚至运-20“胖妞”专属的发动机咱们也都制造出来了。

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而我们还有着500吨级别的火箭发动机,这就为我国后来研发重型火箭打下了坚实的基础。

说到这,就不得不说我国的超燃冲压发动机。这个东西可谓是实打实的一个技术含量超高的仪器,更是完成了对美国的技术超越

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超燃冲压发动机的研发背景

而超燃冲压发动机在航空领域更是有着不可替代的作用。在航天载人火箭爬升的过程中,其所需要的燃料往往是非常非常多的,毕竟庞大的推力需要很多的燃料来支撑。

所以,一般的火箭的容量,有三分之一基本上装填的都是燃料。

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而把火箭的发动机给换成超燃冲压发动机之后,那么所需要的燃料会大大地降低,并且所产生的推力也远远比火箭发动机或者火箭助推剂要大

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最为重要的是,超燃冲压发动机能够在火箭上升的过程中,自动吸取空气中的氧气来增加推力。

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也就是说,在火箭发动机和超燃冲压发动机消耗相同推进剂的情况下,超燃冲压发动机所产生的推力大概是火箭推力的四倍

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可是世界各国为什么要争相研制这款超燃冲压发动机呢?

太空战已经成为各大国竞争目标之一

从世界科学技术发展的状况来看,太空似乎成为了各国下一次竞争的目标。

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而想要进入太空就必须依靠火箭或者高超音速飞行器,火箭都不用说了,虽然没有几个国家能够进行自主研制,但是竞争力相对较弱。

但是高超音速飞行器就不一样了,我们最为熟悉的不就是美国的X-51A高超音速无人飞行器这个东西才是最值得各大国之间值得竞争的。

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X-51A无人飞行器

你要知道,不论是导弹还是军民用飞机,一旦安装上了超燃冲压发动机,那么推力增加的会非常的夸张。

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像美国的这架验证机,老美就曾放话出来,说要在1小时内攻击到世界的任何角落,所依靠的就是这个超燃冲压发动机。

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当然了,这个东西也被誉为航空历史上的第三次革命。尽管美国在这一方面比较领先,但是对于我国来说,这一小小的差距很快就会被弥补。

美国虽然技术领先,但是进入到了瓶颈期

你别看美国有着专门的验证机,但是美国已经遭受到了瓶颈,毕竟从几次相关的测试来看,他们的验证机已经出现了很多次的失误。

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而高超音速飞行器最大的技术难度就是这个超燃冲压发动机,所以各国想要研制飞行器就必须要突破这一大障碍。

恰巧我国对于这方面虽然是后者,但明显的是我们做到了后来者居上,甚至在技术方面还做到了领先世界的一步。

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我国抓住时机,突破美国卡脖子

我们所研发的是“站立式斜爆轰冲压发动机”。当然,该发动机的研发也证明了我国已经掌握了相关核心技术,最起码美国再想卡脖子,那也要先掂量掂量再说。

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该发动机是由我国中科院某团队重点实验室所研发出来的,能够以爆轰的方式来极大地提高发动机的工作效率,进而能够让超燃冲压发动机的推力变得更大。

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而超燃冲压发动机也被誉为,未来高超音速飞行器的皇家发动机。

爆轰顾名思义,那就是通过极致的燃烧,把所吸收进来的氧气给充分利用,从而让发动机有着更强大的推力。

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中科院所研发的这款发动机,最大的特点就是在理论以及技术上的创新,当然,更多的是对于美国技术的反超。

各国超燃冲压发动机基本上“不合格”

从各国的数据来看,超燃冲压发动机最大的缺点则是推力达不到预期目标,并且氧气燃烧得也并不充分。

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像印度曾测试时间长达5秒钟,美国的超高音速飞行器的时间最长就二百多秒,但是我国这一发动机,在实验的时候,其时间达到了六百秒,这远远超过了美国和印度的数据。

因此,如何提升超燃冲压发动机的燃烧效率成为了每个国家的阻碍

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放眼全球,尽管美国早已经掌握了超燃冲压发动机的各种数据,但是他们也陷入了一种瓶颈,老美他们无法做到让发动机在超音速气流下,保持长时间稳定的工作。

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我国有所借鉴,但也有所创新

关于这一点,我国的中科院院士曾提出过凹腔方案极大地提高了发动机燃烧的稳定性,这样一来,就能够让发动机更可靠,更稳定的工作。

像国防科技大学的王振国教授,所带领的团队更是专门提出了站立式斜爆轰冲压发动机这一新型的设计。

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说白了,那就是如何让高超音速压缩气体在燃烧室中燃烧得更加稳定,更加充分。关于这一点,我国团队已经取得了重大的突破。

也正是这样,我国在超燃冲压发动机这一领域中取得了世界领先的地位

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站立式斜爆轰冲压发动机,充分地利用了“爆炸效应”,爆轰就是极致燃烧的一种形式,其释放的能量通常在毫米波空间以及微秒时间以上,其燃烧效率高出传统燃烧方式的一半

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你可以理解成游戏里面大招的蓄能时间的长短,像美国的冲压发动机,只能蓄能二百多秒,我国的则能够蓄能达到六百秒。

这样一对比,很明显地,我国占据了一定的优势。

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而根据相关实验理论来看,有些人认为,这种超燃冲压发动机一旦安装在高超音速飞行器上,飞行速度最大能够达到5马赫的速度

当然,从现在来看,世界上没有哪种飞机能够达到这个速度。

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从理论上讲,这款发动机的最大的速度能够达到15马赫以上,而能够模拟这种速度的风洞,仅仅只有我国研发的JF-12超音速激波风洞

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这也就是为什么说,我国的超燃冲压发动机对美国的技术实现了弯道超车,甚至走到了世界的前沿。

正是这样,我国成为了继美国之后第二个能够独立自主实现,以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器自主飞行的国家。

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当然了,这个东西有着数不清的优点。不仅速度快,质量轻,维护成本低以及结构简单等优点。

最为重要的是,这个超燃冲压发动机应用前景广泛啊。不仅可以运用到飞行器上,还可以运用到超音速导弹,或者载人航天火箭上。

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前景广阔,但避免不了缺点

基本上,在航空航天领域,以及军事领域有着很广的前景。当然,这个东西虽说非常好,但也避免不了一些缺点。

第一个缺点那就是造价昂贵,尽管它的制造结构非常的简单,但是所需要的大型激波风洞,基本上没有几个国家能够制造出来。

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像我国的YF-12激波风洞,就从全世界来看都是最为先进的,并且世界上有且只有这一个,但凡你换个国家都找不到第二个。

因为前景非常广泛,所以深受各个国家的重视,但是由于研发资金太过庞大,有些国家干脆就不研发了,直接就放弃了。

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另外一个缺点就是,在静止的状态下,超然冲压发动机并不会自主启动,并且速度很低的时候它也不能够继续工作,需要用助推的方法把速度给提升上来之后,才能够让超然冲压发动机工作。

尽管如此,它的受欢迎程度丝毫不亚于航母。

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不仅如此,超然冲压发动机又分为“双模态冲压发动机”以及“双燃烧室冲压发动机”,甚至还有着“超然组合冲压发动机”

只不过呢,其研发程度也是越来越难,这一点倒是各个国家有目共睹的。

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总结

当然了,这个东西并不是一下子就能够领先世界的,靠的是我国很多的科研人员的努力,并且还有这种新材料的研发,甚至燃烧室的改进,与之配套的是很多很多的领域。

足以可见,我国的科技实力是越来越强大,而科技的进步也必将造福人类。

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