這次成功測試的,是未來空天飛機的縮比例主發(fā)動機?

有兩大知名單位合作試驗成功了一種新式的高空高速噴氣動力發(fā)動機。如果從對外展示的實物來看,這種新發(fā)動機的整個試驗系統(tǒng)很像一枚大型的防空導(dǎo)彈。而從試驗物和旁邊人員的比例大小來看,也確實很像一枚大型地空導(dǎo)彈的樣子??梢匝信衅淇傞L度不會超過10米,彈體最大直徑應(yīng)該在60厘米之內(nèi),而越往頭部越細長??紤]到S300之類的導(dǎo)彈全外形尺寸基本也是這個級別。而實戰(zhàn)中運用的大型地空導(dǎo)彈,其實基本都是單級固體火箭發(fā)動機推動,然后攜帶一個總質(zhì)量在200公斤左右的巨大戰(zhàn)斗部。固體火箭可以把戰(zhàn)斗部最大加速到每秒3000米到3500米的水平。也就是固體火箭發(fā)動機的關(guān)機速度基本在12馬赫以下,剩下的就是戰(zhàn)斗部彈頭依靠慣性和氣動舵的偏轉(zhuǎn)尋找目標并且在一定的距離內(nèi)引爆。而這次試驗的飛行物,

其實并不是一個單級的火箭發(fā)動機,而是采用了2級固體火箭發(fā)動機,然后再加一個有效載荷,作為最終的目的試驗物。而目的試驗物其實就是要最終試驗的新式噴氣發(fā)動機。因此說到底這個試驗裝置合起來并不是一枚導(dǎo)彈,而是一枚外表很像導(dǎo)彈的、特殊的三級火箭,新式噴氣發(fā)動機就是這枚火箭自帶動力的第三級。而特殊就特殊在這個第三級上。一般來說,不論是作為武器的導(dǎo)彈還是做試驗的火箭,只要一開始使用的是固體火箭發(fā)動機實現(xiàn)發(fā)射起飛,如果其固體火箭發(fā)動機的外觀直徑大同小異,那么其可以提供的原始推力也是大同小異的;除非采用目前非常昂貴的超N15特殊固體燃料進行裝填??紤]到一般試驗,只要提供的原始起飛推力和末端關(guān)機速度達標即可;而且任何技術(shù)試驗的總預(yù)算都是有限的,因此可以判斷這種最大直徑不超過60厘米的,

前2級固體火箭發(fā)動機,可以提供的原始起飛推力,加上最終的關(guān)機速度矢量和關(guān)機高度,還是應(yīng)該和升級版的S300大型地空導(dǎo)彈差不多。而這個實驗裝置和S300導(dǎo)彈最大的不同,就是采用了前兩級固體火箭發(fā)動機,而不是只有1級固體火箭發(fā)動機。這么做的目的,最大的可能性是作為第三級的試驗裝置,整體上要比S300導(dǎo)彈的實彈戰(zhàn)斗部更大和更重,很可能最終超過了300公斤級。那么如果想用固體火箭發(fā)動機助推到提前設(shè)定的理想高度和速度,只用一級固體火箭發(fā)動機可能比沖不夠,于是就在實踐中,再有意識的增加了一級。最終可以把一個大約300公斤左右的有效載荷,發(fā)射到了40公里以上的高度;火箭末端關(guān)機速度應(yīng)該在8到10馬赫的樣子,也就是每秒飛行速度在2500米到3000米左右。這個高度還遠遠沒有超過大氣層160公里的最終高度,

其實進行這次試驗的目的,就是讓第3級在40公里高層以上的大氣中,憑借8馬赫以上的初始速度,再進行自然吸氣式的有氧自動力飛行;最終保持10到15馬赫之間的速度而實現(xiàn)長距離的巡航飛行。從有效載荷的頭部來看,可以看到一個尖銳的進氣錐和一個圓圈的外部;其實這個進氣錐是可以前后調(diào)節(jié)的,如果進氣錐往后縮一下,那么進氣錐和外圍圓圈之間的圓環(huán)型空隙就會加大,這樣就可以讓部分高空大氣在高速下被自然吸入試驗裝置之內(nèi)。這些被吸入的氣體內(nèi)部含有氧氣,然后在試驗裝置內(nèi)部噴出霧化的航空煤油,進行燃燒加壓加速,再從試驗裝置的側(cè)后面噴出,這樣試驗裝置就會成為有動力的高空高速高超飛行物體。這種頭部進氣的模式,和米格21戰(zhàn)斗機差不多,都有進氣道調(diào)節(jié)錐。不過米格21的進氣道調(diào)節(jié)只能調(diào)節(jié)2倍音速上下的進氣。

而這種特殊的調(diào)節(jié)錐可以調(diào)節(jié)8到15馬赫的高超音速進氣。那么這次試驗的先進性到底體現(xiàn)在哪里呢?第一,主要是省略了渦輪這個容易損壞的高溫高壓動力系統(tǒng)的最核心部件。要知道幾乎所有大型液體火箭內(nèi)部都有渦輪泵,而渦輪泵是液體火箭中最容易損耗和出故障的部件。大型液體火箭現(xiàn)在強調(diào)重復(fù)使用,能重復(fù)使用的最大次數(shù),基本上是由渦輪的壽命決定的。固體火箭沒有渦輪泵,但是固體火箭的重復(fù)使用效率太低。而這種新式的高超音速飛行方式是全程自然吸氣的,根本不需要渦輪和渦輪泵??芍貜?fù)利用的次數(shù),可以從有渦輪動力裝置的十幾次的上限,一次性擴大到上百次甚至幾百次,是首次實現(xiàn)“可無限重復(fù)使用”的高超音速飛行裝置。第二,過去吸氣—沖壓式的高超音速飛行裝置,一般需要消耗氫燃料。成本太高而且不安全,

這次采用了最常見的航空煤油直接作為主液體燃料,綜合成本幾乎可以和普通的民航飛機對比。極有希望用接近民航飛機的飛行成本,就可以實現(xiàn)15馬赫以下的大氣層上層持續(xù)巡航飛行;稍微再加速一下就可以入軌,成為空天飛機。因此是目前所有高超音速發(fā)動機中綜合成本最低、可重復(fù)使用次數(shù)最多的方式。如果最終成功突破,大批量推廣,不但空天飛機將成為家常便飯,就是洲際導(dǎo)彈也可以重復(fù)使用。這種綜合效益就太可觀了。目前看來,這個技術(shù)路線,率先徹底突破和工程實用化的概率最高,在全球已經(jīng)遙遙領(lǐng)先!