陆版X-37B试验机心脏强大 航速可超越6马赫

中国大陆神龙空天飞机示意图。(网路

中国大陆4日成功发射了可重复使用的自制试验空天飞机,而这或许证明,中方已研制出强大的发动机。虽然官方报导并未透露细节,但一位解放军消息人士先前说,或许可以看看美国X-37B。

而X-37B无人试验机有如小型的美国国家航太总署(NASA)太空梭,借由传统火箭发射,可利用机翼机身大气滑翔

据大陆《兵工科技》杂志23日报导,西安航太动力研究所官方微信公众号21日发布了一篇名为《十年艰难求索路一飞冲天震九霄——我所研制的某组合动力发动机首飞成功》的新闻稿,其中透露了非常重大的资讯,那就中国自制新型组合动力发动机首飞成功了!

组合动力发动机是空天飞机的「心脏」,而它和传统发动机相比,最大的特点就是必须进行跨介质工作,在大气层内和临近太空不同环境状况下,都要能正常工作,而传统飞航发动机针对的,仅仅是大气层内,主要是25公里以内的工作环境。

目前空天飞机运作的介质环境大致可分为3个范围,一是距离地面约30公里以内,这是目前绝大多数传统飞机的飞行范围,使用的主要是涡轮喷气式发动机。二是超过30公里,到50、60公里的地方,由于地球引力作用变小,空气就十分稀薄了,这时如果使用涡轮喷气式发动机,就没有足够的空气进入发动机燃烧室,发动机就得熄火。因此目前大多数战机的实用升限都在25公里以下,只有SR-71「黑鸟」(Blackbird)能在30公里高飞行,而它使用的发动机与一般飞机不同。

空天飞机在空气稀薄的太空要正常飞行,就必须使用另一种吸气式发动机,也就是冲压发动机。由于冲压发动机运作的要求速度比涡扇发动机更高,就有更多空气进入冲压发动机燃烧,这样一来就能解决稀薄空气中的燃烧氧化剂问题。第三、当空天飞机飞行高度超过60公里,达到100公里,甚至于更高的位置时,空气已经稀薄到连冲压发动机都无法工作的地步,属于与外太空环境类似的临近空间了,这时就要靠航天器上广泛使用的火箭发动机来推动。

分析指出,空天飞机要在不同的环境下飞行,就需要有适应不同环境的多种动力装置,而这就是「空天组合动力发动机」。目前空天组合动力发动机主要分为「涡轮基」,还有「火箭基」组合回圈发动机两大类。而西安空天动力研究所这次成功首飞的新型发动机,应该属于火箭基组合回圈发动机中的一种。

此外,分析认为,从组合动力发动机总师张蒙正以诗形容,「启动顺利流道畅,点火迅速室压高」看来,很可能是超燃冲压发动机或亚燃/超燃组合发动机。而这种发动机的特点,就是音速气流直接进入流道,在燃烧室中与燃烧剂掺混,在高温高压、高速下直接燃烧,产生巨大的能量。事实上,要在超音速,甚至高超音速来流中点燃燃烧室是非常困难的,有技术专家将这形容为「在十级台风下点燃一根火柴」。然而,从张蒙正的诗句中可以看到,超燃或超燃/亚燃冲压发动机,模态转换自如,产生了极高的功率增益,试验也获得成功。

另一方面,从技术角度来看,与火箭基发动机并联的,更可能是一种超燃/亚燃冲压双模态发动机。而它的机理,是超燃冲压发动机在6马赫以上,以正常的超燃状态工作,而当马赫数低于6时,则会利用变回圈技术和调整机构,在进气道内产生正激波,透过激波让气流减速,从不到6马赫减到音速以下。这样一来,4发动机就转换成亚燃工作模式。而这种利用激波的方式,就有效扩展了超燃冲压发动机的工作范围,使它成为一种双模冲压发动机。