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我国新概念发动机“超车”成功

发布时间:2019/1/16 10:08:50     浏览次数:504
我国空天飞机动力获突破:新概念发动机或超车成功我国空天飞机动力获突破:新概念发动机或超车成功

  1月12日,据国内媒体报道,由航天科工集团北京动力机械研究所独创的吸气式组合动力方案——涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机(Turbo-aided Rocket-augmented Ram?jet Combined Cycle Engine,TRRE)或已于去年年底完成该发动机的首次原理样机验证,成功的进行了点火和模式转换。该文称:“这型组合发动机属于国内、国际都竞争激烈的热门领域,它具有独特的技术优势,是未来商业航天等领域动力装置的重要方向。2018年12月7日,发动机抵达试验台。作为国内一型全新组合发动机,这是它的第一次整机原理验证试验,成功与否,直接关乎此种组合动力方式是否能够顺利推进。这也是31所(北京动力机械研究所)首次做如此复杂大型试验。该次发动机研制试验涉及多个动力匹配、多种模式转换“ 。“该发动机的首次正式试验,也同时是展示性试验“。

  “正式试验的一天到来了。当夜幕降临,精准的时序控制、流畅的调节动作、跳动的火焰完美展现了整个试验过程,参会领导理解试验原理的同时深感技术的震撼“。“成了!现场顿时响起长时间的热烈掌声与欢呼声。”据TRRE发动机总体设计室主任冮强在国内公开发表的有关资料披露,飞行器在大气中维持高超声速机动飞行( 马赫数>5 )的最佳方案是采用超燃冲压发动机,但是超燃冲压发动机并不具备从静止速度加速到高超音速的能力。例如2010年美国波音公司研制的X-51A“乘波者“无人高超音速飞行器创造了超燃冲压发动机推动飞行器飞行时间的最高记录,其高超音速飞行时间超过100秒。但X-51A先由B-52轰炸机携带到高空,再由射程300公里的陆军战术导弹系统( ATACMS)改装的助推器将飞行器加速至4.8马赫,然后启动超燃冲压发动机进行高超音速飞行。

  这种由固体火箭助推器将飞行器加速到超燃冲压发动机启动速度这种方法对于可重复使用的临近空间高超声速飞行器、空天飞机来说使用成本太高。下一代可重复使用高超声速飞行器必须具备自推进能力,最好是能在跑道上依靠自身动力水平起飞,然后逐步加速到5-6马赫以上进行高超音速巡航飞行。技术成熟的火箭发动机、航空涡轮发动机和超燃冲压发动机都无法单独完成上述任务 所以组合循环发动机是目前唯一的选择。航天科工31所在国际上首次提出的TRRE吸气式组合循环发动机方案将涡轮、火箭和冲压发动机三者高度集成,其热力循环和工作过程有机组合,各发动机进气流道高度一体,克服了2.5到5马赫之间涡轮发动机推力不足的缺点。该文称:“伴随着引射器工作的巨大轰鸣,大屏幕上显示的实时试验测量曲线与设计参照曲线完美重合,成了!”证明引射液体火箭确实能大幅增加5马赫以下发动机的推力,实现了涡轮发动机与超燃冲压发动机之间的平稳接力。

  该次地面原理样机验证试验的成功深化了对TRRE关键技术的认识,增强了上级领导的信心,为2025 年前采用现役成熟涡轮发动机进行组合,形成工程可用的方案,支撑完成小规模水平起降自主飞行试验打下了良好基础。据航天科工集团在2017年全球航天探索大会上披露的“腾云工程”宣传资料称,航天科工计划在2030年之前设计并制造完成中国首架可水平起飞、水平着陆并且可以多次重复使用的空天往返飞行器,TRRE发动机很有可能就是为其研制的组合动力。

目前,正如31所新闻里介绍的情况一样,国内在高超音速飞行器动力上的竞争十分激烈,例如沈阳发动机设计研究所正在研制涡轮喷水预冷+冲压发动机组合动力,国防科学技术大学正在研究空气涡轮火箭组合发动机方案,并都取得了重大成果。还有多个科研机构和大专院校也跃跃欲试,试图加入高超音速飞行器动力的研制队伍中来。成都飞机设计研究所和沈阳飞机研究所也正式开展了高超音速飞行器的型号研制,预计在2030年左右,我国很有可能实现空天飞机及高超音速战机的成功首飞,实现航空航天领域的弯道超车。(作者署名:高科技前沿观察


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