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大陆声称 已开发超音速爆震发动机 目标9马赫

京港台:2022-11-29 06:48| 来源:中时新闻网 | 评论( 17 )  | 我来说几句


大陆声称 已开发超音速爆震发动机 目标9马赫

来源:倍可亲(backchina.com)

  南华早报(SCMP)报导,在北京的JF-12 JF-12 激波风洞,已完成高超音速发动机的实验,该引擎使用的是普通航空燃料,却可达到9 马赫的超高速。

  在11月11日出版的《流体力学实验杂志》( Journal of Experiments in Fluid Mechanics )出现了一篇由中国科学院力学研究所高级工程师刘云峰所写的一篇论文,提到

  他们已经开发出世界上第一台高超音速爆震发动机(hypersonic detonation wave engine),并且仅使用的是低成本航空燃料,就可达以9倍音速的飞行。

  目前各国都在研发高超音速飞机,主流的设计是超燃冲压发动机(Supersonic combustion Ramjet),但是中国大陆团队则研究爆震发动机,它的运行效率更高、功率更大。爆震波会引发一系列爆炸,这些爆炸几乎是瞬间发生的,并且释放的能量,比传统燃烧释放的能量要多得多,尤其是在速度超过8马赫的情况下。

  世界其他科学家所研究的爆震发动机,大多数用氢气作为燃料,以追求更高的燃料比,但是氢气价格高昂且存在爆炸风险。而中国科学院研究团队则使用RP-3燃料,这是大陆常见的航空燃料,相当于JP-8航空煤油。

  其实,使用航空煤油为高超音速飞行提供动力的想法,已经存在了几十年,但是要在极热和极快的空气中,点燃煤油的难度相当困难,特别是煤油的燃烧要比氢气燃烧来的更慢,需要更长的爆震室来保持燃料-空气溷合物的留存时间。

  电脑模型计算,以航空煤油为燃料的爆震发动机,其燃烧室需要比使用氢气的发动机长了 10 倍左右,这当然是不可行的。

  但是中国科学院的科学家发现,只要一个简单的修改(在发动机进气口的表面增加一个拇指大小的凸起),就可以使煤油的点燃更容易,同时维持较小的燃烧室尺寸。实验表明,当空气进入发动机的矩型进气口狭窄处时,空气分子被压缩和加热,同时与微小的煤油液滴溷合,这些煤油液滴遇到燃烧室表面上的凸起时,就会产生冲击波。

  在风洞实验中,这些震动引起的冲击波不仅可以点燃煤油,还有助于将爆炸限制在一个狭窄的空间内,从而产生稳定的推力供应。

  各个先进国家正在争相竞逐发明高超音速飞机,比如美国洛克希德马丁公司计划在 2025 年之前,完成SR-72「黑鸟之子」 的首次飞行;英国也在研发「协同进气式火箭发动机」(Synergetic Air-Breathing Rocket Engine,SABRE,简称「军刀引擎」),上周美国赫密士团队则表示自己完成涡喷冲压引擎的可行性实验,都在追求5马赫以上的飞行速度。

 

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