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中国高超导弹获重大进展 超燃冲压发动机工作10分钟 zt
送交者:  2020年06月28日21:44:28 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

中国高超导弹获重大进展 超燃冲压发动机工作10分钟

2020年06月28日 10:43 军事自媒体 作者:兵工科技


  来源:兵工科技

  2020年6月10日,世界权威的军事工业媒体《简氏防务周刊》发表了一篇报道,关注中国高超声速导弹项目的一个最新消息——中国研制的最新超燃冲压发动机试验机持续工作600秒,《简氏》认为这是“中国高超声速武器项目开发计划的重要进展”。

  《简氏》报道内容

  据《简氏》报道,超燃冲压发动机是高超声速飞行器的一项关键核心技术,它可以 为以超过5马赫的高速飞行的导弹和飞机提供动力。

  《简氏》认为中国目前拥有项目繁多、非常广泛的高超声速研究项目和计划,涉及到很多科研机构,并在基础研制和试验设施上进行了大量投资,譬如世界上第一台能够模拟高达25马赫高速飞行试验条件的高超声速风洞。

  早在2018年8月,中国就测试了一种名为“星空”-2的动力高超声速飞行器,它使用火箭发动机垂直发射,助推器与有效载荷分离后,其自身的推进系统开始工作并提供动力,飞行速度接近6马赫。

  星空-2高超声速试验飞行器

  而在2019年10月举行的国庆70周年阅兵式上,中国人民解放军已经首次展示了已服役的高超声速导弹——“东风”-17,它使用固体燃料火箭作为助推器,在上升高点与有效载荷分离,然后高超声速滑翔弹头载荷将以高超声速及可控的滑翔弹道飞行命中目标,其弹道与传统的弹道导弹完全不同。

  超燃冲压发动机有多重要?

  高超声速滑翔弹头(HGV)的飞行包线范围取决于发射轨迹的顶点,而如果能够设计一种高超声速巡航导弹,采用全新的高超声速发动机提供动力,那么它的飞行将比高超声速滑翔机动弹头更为灵活,机动能力更强,还能实现更远的射程。

  由于目前超燃冲压发动机的研制难度极大,成为了战术级高超声速导弹的头号拦路虎,所以为了躲过这一关键技术,尽早实现高超声速武器的实用化和列装,世界几个主要的航空航天强国都采用了“替代性”手段,即先用火箭发动机“顶着”,俄罗斯的“匕首”、中国的“东风”-17、都用的是火箭发动机。

  超燃冲压发动机的结构示意图

  然而吸气式战术高超声速导弹的吸引力毕竟极大——比起火箭发动机的战术高超声速导弹,它射程远(可达数千千米,是火箭发动机型高超声速导弹的好几倍),飞行轨迹机动灵活(吸气式高超声速导弹完全可以跟战术飞机一样机动,而不是采用滑翔机动弹道),重量轻、体积小(比目前的火箭发动机型高超声速导弹可以做的更轻、更小,由更多型号的载机携带,战术用途广得多)。因而世界各国,包括俄罗斯、美国和中国,都在积极研究吸气式高超声速导弹,而这种导弹的核心,公认就是“超燃冲压发动机”。

  600秒有多厉害?跟美国并驾齐驱的世界领先水平!

  此前,美国公认是在超燃冲压发动机领域技术的最强者。其研制的试验型超燃冲压发动机在X-51A技术验证机上进行飞行试验,原本计划工作300秒。2010年5月26日,在15000米的高空中,X-51A验证机从B-52轰炸机翼下分离,在火箭助推器助推帮助下X-51A迅速加速,随后火箭分离,在4.8马赫的空速下超燃冲压发动机成功启动,在最初的15秒内,X-51A验证机飞行正常,并开始逐步加速,发动机工作性能明显优于预期效果,在大约持续飞行65秒后,遥测数据显示飞机出现异常,发动机后舱温度明显升高,加速度开始下降,在超燃发动机持续工作143秒后,遥测信号中断,原本计划飞行300秒,加速到6马赫的预期计划随着飞行提前终止而落空。1年后的2011年6月13日,X-51A进行第二次飞行试验。火箭助推进器成功将X-51推到5倍声速的速度,超燃冲压发动机的乙烯开始喷注点火。但随后转而使用JP-7常规燃料时,进气道未能启动持续燃烧。工作人员尝试重启恢复,但仍未成功,最后在操作人员的控制下,飞行器坠入大海。第三次情况似乎比第二次还糟糕,X-51A刚刚发射第16秒就出现故障,前15秒由助推火箭为其加速到4倍声速,助推火箭与其成功分离后飞行器自身便失去控制,发动机却无法成功起动点火,导致试飞失败。2013年,5月1日,X-51A终于在飞行测试中创造了其发动机工作时间最长纪录——210秒。

  在B-52H上进行挂载试验的X-51A

  四次试飞,两次超燃冲压发动机均未能点火,一次工作143秒,一次210秒,这就是X-51A在下马前取得的成绩。

  至于俄罗斯,其近年来在超燃冲压发动机技术领域也取得了一定进展,据透露,格罗莫夫试飞院的GLL-31试验飞行器,在上世纪末的飞行试验中就已经做到了超燃冲压发动机持续工作50秒;由中央发动机研究院等研制的亚/超燃冲压双模发动机的点火时间,在21世纪初就已经达到了50~60秒,现在则时间更长,应该也能达到X-51A的水平。

  而根据《简氏防务周刊》报道,中国科学院力学所的研究团队,在发动机地面试验中,新型超燃冲压发动机取得了持续工作600秒的好成绩。那么这个600秒的成绩,跟俄罗斯和美国比起来,究竟处于什么样的水平呢?有很多所谓军事自媒体,直接拿600秒和美国X-51A的210秒作比较,吹出“中国超燃冲压发动机世界第一”。实际上这是一个误读。必须强调,X-51A的持续工作时间纪录,是在飞行试验中取得的,而中国团队的600秒,则是在发动机地面试验中获得的,两者的试验环境和条件截然不同,不能拿来直接比较。而如果论难度和复杂程度,则以X-51A的飞行试验为更难,因为空中飞行试验中,发动机的工作条件受到装机发动机飞行控制姿态、实际复杂环境等的高难度考验,光超燃冲压发动机空中起动开车这一条,就比地面试车环境要难得多,虽然地面试车中也努力模拟实际飞行工作环境条件,但毕竟不能与实际空中飞行试验相比。所以应该说X-51A空中210秒的工作时间,含金量十足。拿地面试验的600秒与之直接相比,并不公平。

  然而,中国超燃冲压发动机取得的600秒地面试车纪录,是不是在美俄100秒级别以上的飞行试验数据面前就毫无价值呢?也不是。目前世界在研和在试验的超燃冲压发动机,大部分在地面试验中,一次开车也就是开几秒到几十秒,超过100秒级别的试车时间凤毛麟角。譬如美国空军实验室与阿诺德公司、诺格公司(必须强调诺格公司是美国超燃冲压发动机领域公认实力最强,技术力量最雄厚的公司,美军目前正在研发的几个吸气式导弹项目,动力系统都由诺格牵头研发)联手进行的中等尺寸超燃冲压发动机关键部件MSCC项目试验,一轮地面试验长达9个月时间,在这整整9个月里,超燃冲压发动机试验机的地面试车累积时间也仅仅只是超过30分钟,即1800秒而已。虽然美方没有公布试验中最长的一次试车时间,但恐怕很难超过600秒。由此可见,600秒的试车成绩,已经足以与美国并驾齐驱甚至在某些方面稍稍领先,中国超燃冲压发动机研制,已经达到了世界领先水平!

  结语

  目前,吸气式战术高超声速导弹,已经成为高超声速武器领域竞争最为激烈的的领域,美国、俄罗斯、中国呈三强并列局面,各有所长,都在尽力争取早日彻底实现超燃冲压发动机的研发成功和定型,将吸气式高超声速导弹投入实用。最终谁会第一个撞线?我们不妨拭目以待。



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  下一步装上飞行器试验?  /无内容 - eastwest 06/28/20 (0)
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