“随着对速度需求的增长,研究人员已开发出世界上第一台使用标准航空煤油的发动机,飞行速度为16马赫,相当于时速20000公里。”
香港《南华早报》2月26日报道指出,这项研究成果由中国科学家开创性地取得,他们成功测试了全球首台由标准航空煤油驱动的斜爆震发动机(ODE),这标志着高超音速推进领域可能迎来重大变革,有望重新定义航空以及航天旅行的极限。
位于北京的JF12激波风洞能够模拟40公里以上高空的高马赫数飞行条件,中国科学院的研究人员在其中进行了一系列实验,使用常见的商用煤油RP-3喷气燃料,成功实现了持续的斜爆震波。报道称,这项已发表在学术期刊《实验流体力学》上的研究表明,该发动机的燃烧速率比传统的超音速燃烧冲压发动机快1000倍,且能在6马赫至16马赫之间的范围内运行,而这是传统吸气式发动机难以达到。
报道指出,这项科研技术是中国一项宏伟计划的一部分,如果将斜爆震发动机应用于军事,将催生出新一代高超音速导弹、无人机甚至轰炸机,这些武器将具有超长射程和低运营成本,能使解放军在未来的战争中占据显著优势。
中国科研人员开发的发动机近景 《南华早报》
超音速燃烧冲压发动机需要庞大的燃烧室,且在高马赫数之下存在熄火的风险。而与之不同的是,斜爆震发动机发动机则将斜爆震波视为一种支撑力量。
工程师们发现,通过在燃烧室壁上巧妙地放置一个5毫米凸块,可以诱导出自我维持的“爆震”,这是一种由超高速冲击波驱动的爆炸,在微秒级时间内即可完成燃烧。
“冲击波如此剧烈地压缩并点燃燃料-空气混合物,从而产生了一个自我强化的爆炸前沿。”中国科学院力学研究所的该项目研究团队这这样写道。
在9马赫的速度下,测试显示爆炸点的压力峰值达到了环境水平的20倍,这表明该发动机能够在大多数超音速燃烧冲压发动机几乎无法工作的速度范围内产生相当大的推力。
由于所需功率巨大,风洞仅支持50毫秒的持续运行——这相当于以9马赫速度飞行约150米。不过,这对于研究人员全面了解发动机点火和自我维持冲击波推进的全貌已经足够了。
研究人员介绍,与超音速燃烧冲压发动机设计相比,这种新发动机的燃烧室缩短了85%,可以显著减轻飞机的重量并延长飞行距离。
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