「暗星号」有谱?高超音速飞机引擎进入测试阶段

《捍卫战士2》上映后,洛马公司在社群媒体上介绍暗星号的可能性。(图/洛克希德马丁)

电影《捍卫战士:独行侠》(Top Gun: Maverick)开始出现的「暗星号」实验机(DarkStar)可以达到10马赫,这个情节可能即将成真,美国空军正在委托英国反应引擎公司(Reaction Engines Ltd),展开一项关于高超音速引擎的测试工作,要是关键系统通过测试,飞机的极速确实可以达到4马赫以上。

新阿特拉斯(News Altas)报导,这项测试工作是美国国防部、美国空军研究实验室与英国反应引擎公司联合进行,属于美国军方「技术准备层级」(Technology Readiness Leve,TRL),也就是实验并确认新技术的可行性。

反应引擎公司的预冷器,密密麻麻的细管子就是冷凝装置。(图/reactionengines)

飞机与火箭在喷射的原理相似,差别在于火箭自带氧化剂,也就不需要进气,因此只要外壳足够耐高温,可以轻易的飞到高超音速,大气层内载人飞行器的速度纪录,是由北美公司的X-15实验机在1967年创下的,缔造出6.8马赫的超高速,比著名的SR-71「黑鸟」战略高速侦察机还要快上两倍。

英国反应引擎公司的军刀引擎,中间蓝色小箭头就是被预冷器所冷却的气流。(图/reactionengines)

但X-15不是真正定义的飞机,因为它使用的是火箭引擎,其技术与构造都相对简单。相比之下,需要进气的涡轮扇引擎要飞到极高速就很困难,主要的技术瓶颈在高速度会带来超高温,会将涡轮扇引擎的风扇给软化。

英国反应引擎公司提出新的设想,该公司所开发的「军刀引擎」(SABRE,原称:「协同吸气式火箭引擎」Synergetic Air Breathing Rocket Engine),是一种喷气/火箭混合动力引擎,在大气层里可在4马赫以上,进入太空后,火箭可以加速至25 马赫。

能够达到如此性能,是该公司提出了一种超级预先冷却器,先前提到高速行导致的空气摩擦会造成高温(温度将超过 1000度) ,那么只要先将气流冷却,应该就能解决问题了。反应引擎公司设计的预冷器可将上千度的气流,冷却到 -150度。

它的冷凝器有者成千上万的细小冷凝管,冷却剂在高压下在其中流通以带走热量。虽然原理简单,但是必须做到零泄漏才行。该公司表示,这部分的技术难度已经克服。

反应引擎公司在2019年测试了在5马赫环境下的高温高流速,冷凝器已证实可以安全工作,未来几星期会再进行更严苛的测试,提高气流的流量,以证实在更高的速度也能运作。