你敢相信嗎?從北京到廣州只需要五分鐘,飛遍全世界僅要兩個小時,這不是白日做夢,這是我國對老美的又一項(xiàng)技術(shù)反超,也是中國走向世界之巔的實(shí)力表現(xiàn)。
不要以為我在說科幻片,中國的超燃沖壓發(fā)動機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了彎道超車,徹底將美國甩在了身后。
今天就讓我們深入了解一下這款怪獸級沖壓發(fā)動機(jī)是怎么誕生的,是什么樣的原理能讓他這么快呢?
曾經(jīng)老美獨(dú)占發(fā)動機(jī)領(lǐng)域龍頭老大的位置,如今,甚至有專家推測中國這項(xiàng)技術(shù)可一舉趕超老美很多年。連老美得知消息后慌了,要知道世界上掌握這項(xiàng)核心技術(shù)的國家寥寥無幾,而現(xiàn)在,我國一出手就將老美得世界紀(jì)錄甩的遠(yuǎn)遠(yuǎn)的,讓老美無力追趕中國速度。
就在去年的11月29日,中國科學(xué)院力學(xué)研究所發(fā)布了一條令中國人民興奮的好消息,他們在國產(chǎn)超燃沖壓發(fā)動機(jī)的相關(guān)試驗(yàn)中取得了重大技術(shù)突破。在實(shí)驗(yàn)中,我國的超燃沖壓發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)600秒的運(yùn)動時間,打破了老美發(fā)動機(jī)210秒的世界紀(jì)錄。
我們團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的超燃沖壓發(fā)動機(jī)的工作時間是美國的三倍,是印度的120倍,在高超音速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中速度可達(dá)16馬赫。那么16馬赫有多快呢?換句話說,就是大約每小時2萬公里,兩小時就可以抵達(dá)全球各地。
俗話說,天下武功,唯快不破。試想一下,若是這樣一款發(fā)動機(jī)運(yùn)用到空天戰(zhàn)機(jī)上,其性能將會多么可怕。
早些年間,我國的航空領(lǐng)域的發(fā)展并不是很順利,不僅航空技術(shù)人員缺乏,還有很多航空的核心部件都需要從外國進(jìn)口來維持我國的航空事業(yè),而我國的航空事業(yè)也不得不被外國牽著鼻子走。
發(fā)動機(jī)即為一種把其他形式能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器,包括內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)和噴氣機(jī)、電動機(jī)、漩渦發(fā)動機(jī)等等。而發(fā)動機(jī)對飛機(jī)的重要性其實(shí)不用多說,沒有了發(fā)動機(jī)的飛機(jī)其實(shí)就是一具沒有靈魂的空殼模型而已。
事實(shí)上,所謂的發(fā)動機(jī)是一種可以將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。目前市場上有兩種通用發(fā)動機(jī),廣泛應(yīng)用于非機(jī)動動力裝置,一個是噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī),通過噴嘴高速噴射的氣流產(chǎn)生反推力,一種是渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī),通過噴嘴噴射的氣體和風(fēng)扇排出的空氣共同產(chǎn)生反推力。
而早在18世紀(jì)中,英國科學(xué)家瓦特就發(fā)明了蒸汽機(jī),在上世紀(jì)50年代就開展了多個多燃沖壓發(fā)動機(jī)的實(shí)驗(yàn)了。例如,世界第一代安裝了超燃發(fā)動機(jī)的X7,而我國由于當(dāng)時條件的限制,不僅無力發(fā)展發(fā)動機(jī)等相關(guān)領(lǐng)域,在其他領(lǐng)域更是舉步維艱。
近年來,老美新開發(fā)了X51,這也是老美最有前途的新引擎,但也出現(xiàn)了一些對錯事件,然而它沒有取得令人滿意的結(jié)果,雖然它的速度達(dá)到了預(yù)期因素的六倍,在實(shí)驗(yàn)中它的最大工作時間只有210秒,這項(xiàng)技術(shù)使老美遭遇了前所未有的瓶頸。
在中國科學(xué)院力學(xué)研究所的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)發(fā)布這一消息之前,中國終于在超燃發(fā)動機(jī)取得了質(zhì)的突破,并開發(fā)了一種直立斜抱沖壓發(fā)動機(jī)。
老美完全慌了,因?yàn)檫@種發(fā)動機(jī)是世界上最先進(jìn)的發(fā)動機(jī)技術(shù)之一,要知道發(fā)動機(jī)是飛機(jī)的心臟,而最早的發(fā)動機(jī)誕生于英國,后來被老美超越,甚至成為了目前為止世界上航空技術(shù)最成熟的國家,過去這項(xiàng)核心技術(shù)只有少數(shù)幾個國家擁有。
由于中國科技發(fā)展起步較晚,在航天發(fā)動機(jī)領(lǐng)域被西方國家排除在外,無論是H20之類的戰(zhàn)斗機(jī),還是C919民用客機(jī),都受發(fā)動機(jī)的影響存在著一些問題,導(dǎo)致飛機(jī)性能受限,整體實(shí)力比不上國外的飛機(jī)。而這個瓶頸正是推力和然燒的穩(wěn)定性這兩大關(guān)鍵問題,這兩大問題都存在著一定的技術(shù)障礙。
我國在無數(shù)個科研人員的努力下,最終在這一突破口取得了巨大成果,實(shí)現(xiàn)對老美的彎道超車。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),該發(fā)動機(jī)在高超聲速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中,依靠其強(qiáng)大的推力,最高轉(zhuǎn)速達(dá)到16馬赫。這樣的速度到底是什么概念呢?
如果以后將16馬赫的速度實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于飛行器上,那么飛行器的時速就能達(dá)到2萬公里每小時,意味著兩個小時就可以飛過赤道周長為4萬公里的地球一周。
最大的不同,或者說最大的優(yōu)勢就是一般的發(fā)動機(jī)在運(yùn)行過程中需要攜帶氧化劑,而這種超燃沖壓發(fā)動機(jī)卻不需要。它在做工的時候可以在飛行的同時獲得氧氣,這樣不僅可以減輕發(fā)動機(jī)整體的質(zhì)量,還能再消耗同等質(zhì)量的飛行器的情況下產(chǎn)生更大的推力。
根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,在設(shè)計(jì)上它不包含任何的移動部件,主要包括單級的進(jìn)氣口,氫燃料噴射器和燃料是三個部分組成。在飛行的過程中,高速的氣流會通過特殊設(shè)計(jì)的進(jìn)氣道進(jìn)入發(fā)動機(jī),然后再與氫燃料混合再點(diǎn)燃,開始燃燒之后就會產(chǎn)生巨大的推力,幾乎可以輕松超過所有的超音速飛機(jī)。
飛行器飛得越快,發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力也會越大,推力越大,飛速速度也會越快,一直循環(huán)加速下去,甚至可以突破預(yù)計(jì)的16馬赫。
當(dāng)時的老美正在研制一款高超音速吸氣發(fā)動機(jī),但他們遇到了一個重大的挫折,當(dāng)時的發(fā)動機(jī)沒有運(yùn)動部件,本以為在高超音速狀態(tài)下的表現(xiàn)會好于普通噴氣發(fā)動機(jī),它在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)問題,其中一個重要原因是高速氣流產(chǎn)生的沖擊波會使火焰瞬間熄滅。
而中國研制成功世界唯一的Gf2超高速音速激波風(fēng)洞。到目前為止,中國是擁有各種型號風(fēng)洞最多的國家。但實(shí)際上,風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的成本非常高,不管是在建設(shè)成本上,還是在研制我們的發(fā)動機(jī),中國在其中的投資已經(jīng)高達(dá)數(shù)百億美元。
這款新型發(fā)動機(jī)是利用了高超聲速燃燒過程中的爆轟效應(yīng),從而產(chǎn)生出熱效率可以在毫米級空間以微秒級時間內(nèi)釋放出70%的能量。
令人振奮的消息,這款新型發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的能量比其他傳統(tǒng)的等壓燃燒模式產(chǎn)生的能量要高出一半。更令人興奮的是,該款新型發(fā)動機(jī)制作簡單,結(jié)構(gòu)也并不復(fù)雜,是非常理想的空天發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。
由于站立式斜爆破沖壓發(fā)動機(jī)采用爆轟模式,作為高超聲速推進(jìn)時會有極高的反應(yīng)效率,所以發(fā)動機(jī)的尺寸就可以得到大幅度的縮小,但發(fā)動機(jī)的推力速度卻得到了提升,這極大程度提高我國發(fā)展信心,也鼓舞我國其它領(lǐng)域發(fā)展。
而站立式斜爆轟沖壓發(fā)動機(jī)能研發(fā)成,風(fēng)洞自然功不可沒。在這款發(fā)動機(jī)的研發(fā)過程中,風(fēng)洞扮演著極其重要角色,提供信息研發(fā)的基本數(shù)據(jù)風(fēng)洞,被稱之為飛行器的搖籃,像神舟飛船等一系列國家重要器械,都離不開風(fēng)洞的幫助。
可見,我國當(dāng)前科研水平進(jìn)步速度之快,很少人知道研發(fā)過程中風(fēng)洞的成本十分之高。光是建設(shè)成本就高達(dá)數(shù)百億美元,這就勸退了一些想要發(fā)展新型發(fā)動機(jī)的國家。但我國在這種關(guān)鍵問題上展現(xiàn)了新時代大國應(yīng)有的魄力與實(shí)力,以最快速度集結(jié)了國家力量。
中國在不斷的發(fā)展中,在世界的舞臺上展現(xiàn)了大國風(fēng)采,讓更多國家領(lǐng)略到中國的魅力與實(shí)力。現(xiàn)如今,中國已成為世界上第一個研制技術(shù)成熟的超燃沖壓發(fā)動機(jī)的國家。
可以說,中國在風(fēng)洞和超燃沖壓發(fā)動機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)超過美國。相信該款新型發(fā)動機(jī)的問世,不僅揭示了我們國家未來航空領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,也代表著發(fā)動機(jī)未來發(fā)展的一個方向,更預(yù)示著我國科研技術(shù)水平的不斷提升。
此外,我國會在未來新型技術(shù)方面擁有絕對的話語權(quán),為國家安全和國民安全提供了更多更有力的保障。需要強(qiáng)調(diào)的是,我國能在超燃沖壓發(fā)動機(jī)領(lǐng)域取得如此快速的進(jìn)步,離不開無數(shù)不懈堅(jiān)持的科研人員的努力。
現(xiàn)在看到中國的科技正逐步領(lǐng)先世界,我們有理由相信,在不久的將來,中國也將成為世界領(lǐng)先的科技強(qiáng)國。
由于現(xiàn)代科技發(fā)展日益迅速,制空權(quán)顯得愈加重要。如果將攜爆轟沖壓發(fā)動機(jī)安裝在飛機(jī)動力系統(tǒng)上,進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程作戰(zhàn)能力,那會推動我們軍事水平上升到更高的層次。對我國的航空航天工程來說,具有劃時代的意義。
提高核心科技在生活中的各個方面,那我們的未來將不可估量。在這里也要誠摯地感謝我國的科研人員和國家有利的支持。
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