我国这型发动机获历史性突破 高超音速武器反超美国

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发布时间:2018-08-06 17:38

  近日,我国成功试射了“星空-2”高超音速飞行器,这是我国航天部门首次公开披露吸气式高超声速飞行器的试验消息。高超声速飞行器是指飞行速度超过5倍声速(马赫)的飞行器,例如洲际弹道导弹的最大速度可达24至32倍声速,是典型的高超声速飞行器。高超声速技术是当今世界各航空航天强国技术发展的重点,除了洲际弹道导弹等传统的高超声速飞行器之外,近十多年来在国际上有以下两类临近空间(一般指距地面20至100公里的空域,飞机飞不上,卫星落不下,具有特殊的战略优势)高超声速飞行器备受关注,但军事爱好者也经常把它们弄混淆。

  一类是临近空间吸气式巡航飞行器,这类飞行器是以超燃及组合动力冲压发动机为动力、可在临近空间进行高超声速巡航的一类飞行器。在巡航类飞行器气动布局中,主要还是采用乘波体气动布局,著名的X-51A就是由波音公司设计制造的吸气式巡航飞行器,该飞行器主要目的是验证碳氢燃料的超燃冲压发动机。激波产生的压力直接作用在机身前体下方,从而为飞行器整体提供升力,具有典型的乘波体特征。我国的“星空-2”高超音速飞行器是国内公开的首款乘波体气动布局的高超声速吸气式试验飞行器,采用超燃冲压发动机做为动力,最大试验速度为6马赫,飞行时间400秒,此次试验是我国超燃冲压发动机的历史性重大突破。

  高超声速吸气式巡航飞行器的优点是机动能力极佳,体积小巧,超燃冲压发动机带来的高比冲优势使体积重量明显小于火箭发动机。“星空-2”高超音速飞行器的新闻报道中也重点强调了其可做弹道大机动转弯动作。但高超声速吸气式巡航飞行器的缺点是由于一般需要火箭助推进入冲压发动机工作速度范围,受火箭运载舱尺寸及容积率限制导致自身所带燃料有限,进而限制了飞行器的飞行距离。另一类是临近空间助推滑翔飞行器,这类飞行器没有发动机提供动力,首先用火箭多级助推,以高超声速进行远距离滑翔,然后在临近空间频繁出入大气层,可用于远程快速打击。在助推滑翔类飞行器气动布局中,既有升力体布局,也有乘波体布局。

  美国研发的HTV“猎鹰”系列试验飞行器是这一类的典型代表。其中HTV-2设计最大射程16668千米,横向机动距离5556千米,最大飞行速度达到马赫数20,可一小时内实现全球到达,但所做的两次试验均告失败。我国也在积极研发临近空间高超音速助推滑翔飞行器。在介绍航天一院朱广生总师先进事迹中,首次披露:“他转任某重大工程飞行器总师后,为实现临近空间多级固体助推技术特种飞行器“打水漂”式洲际飞行,不畏艰险、勇挑重担,提出并成功验证“一级大攻角压低弹道+非连续助推重力转弯+上面级全力加速”多级固体助推技术,在国际上首次实现了特种飞行器大气层内水平起滑,飞行试验获得了连续成功,规避了类美HTV-2 飞行器“高抛入轨”飞行失败风险,获取了全射程速域气动力/热参数,探索了边界层转捩这一世界难题,系统提升了我国临近空间认知水平。“由于助推滑翔类飞行器没有发动机提供动力,仅靠气动力控制,在飞行末端和再入段机动能力方面有所欠缺。

  为了进一步提高高超声速飞行器的飞行距离和机动能力,我国科研人员在研发成功上述两类高超声速飞行器的同时,还在研发一种能够兼具滑翔类飞行器高升阻比、大航程,及吸气式冲压发动机高比冲优势、高机动性能的跨界飞行器。据公开资料披露,该飞行器采用内外流乘波飞行器布局,飞行器机身下半部分为乘波体布局,机身上半部分为飞行器前体、进气道、燃烧室和尾喷管,进气道设计为为高超声速内乘波进气道。飞行器采用两种飞行模式飞行:火箭多级固体助推后将飞行器成功进入6-20倍马赫“打水漂”式滑翔飞行状态,此时超燃冲压发动机不工作,当飞行器进入目标上空,或速度低于6马赫后,飞行器机身进行180°旋转,即飞行器机身的上半部分和飞行器机身下半部分变换上下位置,抛弃飞行器前体,打开进气道,冲压发动机开始工作,使飞行器以5-7倍马赫自主飞行时间7-10分钟,最后命中目标。

  这种布局与目前热门的火箭基组合循环推进系统RBCC(火箭发动机和冲压发动机有机结合在同一流道中)相比,保证了发动机流道与乘波面相互独立、互不干涉,大大减小了高马赫数无动力滑翔飞行时发动机产生的阻力,同时也避免了长时间高速飞行时对发动机的气动加热。(作者署名:图说军事)

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