不明飞行物原来是它!其新概念发动机堪称黑科技,应用前景广阔

科技解析站 2022-07-05 23:15:57

7月4日,在我国西北部,很多人都发现了不明飞行物。根据网友发布的现场视频来看,该不明飞行器飞行速度极快,远超客机。

7月4日,不明飞行物高速飞行轨迹

按照飞行轨迹来看,也很明显看出它至少切换了一次动力,并在后半段快速提升速度。很多网友猜测是我国在测试高超音速导弹,现在看来虽然猜错了,但却也接近真相。

据《中国日报》报道,7月4日,由西北工业大学航天学院空天组合动力创新团队牵头研制的“飞天一号”火箭冲压组合动力在西北某基地成功发射,国际首次验证了煤油燃料火箭冲压组合循环发动机火箭/亚燃、亚燃、超燃、火箭/超燃的多模态平稳过渡和宽域综合能力,突破了热力喉道调节、超宽包线高效燃烧组织等关键技术,飞行试验圆满成功。

“飞天一号”火箭冲压组合动力测试火箭

可见,7月4日当天测试的飞行器就是“飞天一号”火箭冲压组合动力试验飞行器。

那么,这次测试的火箭冲压组合动力究竟是一种什么样的动力呢?

按照报道及配图来看,这种火箭冲压组合动力实际上就是火箭基组合循环发动机(RBCC)。这是一种新概念发动机,在火箭发动机的基础上再集成“亚超结合”双模冲压发动机。RBCC动力可分为火箭-亚燃冲压组合循环发动机、火箭-超燃冲压组合循环发动机、火箭-双燃冲压组合循环发动机,其适用的飞行包线依次递增。什么意思呢?就是说这三种发动机适用的最高速度依次增大!与此同时,这三种发动机的研制难度也是依次增大。

由此可见,西北工业大学航天学院空天组合动力创新团队此次测试的这种新概念发动机是几种RBCC动力中最为高级的一种,也是技术难度最大的一种!

火箭-双燃冲压组合循环发动机多种模式工作示意图

相比火箭发动机,火箭基组合循环发动机又有什么样的优势呢?

主要是特别省油!

衡量一款空天发动机是否省油的一个指标就是等效比冲,等效比冲越高就越省油。研究表明,火箭发动机中比冲最高的液体火箭发动机的最高比冲也不超过500秒,多数现有火箭发动机的比冲甚至低于400秒,而亚燃冲压发动机等效比冲可达1000秒至4300秒,超燃冲压发动机等效比冲可达600秒至3200秒左右。

资料显示,火箭基组合循环发动机的等效比冲相比火箭发动机至少高一倍,这就意味着如果火箭基组合循环发动机需要1吨碳氢燃料才能将某飞行器加速到7马赫,换成传统火箭发动机,所需的火箭燃料将超过2吨,甚至可能超过5吨。

此次测试的火箭-双燃冲压组合循环发动机能用在什么地方呢?

资料显示,采用碳氢燃料的亚燃冲压发动机适用速度是2.8~5马赫,等效比冲为1200秒~1800秒,如果换成氢燃料,其等效比冲将提升到3200秒~4300秒;采用碳氢燃料的超燃冲压发动机适用速度是5~8马赫,等效比冲为600秒~1200秒,如果换成氢燃料,其适用速度将达到5~16马赫,等效比冲为500秒~3200秒。

不同类型动力等效比冲示意图

不同类型动力等效比冲示意图

“亚超结合”双模冲压发动机的优势是提升其适用的速度区间和飞行高度,以便扩大飞行包线范围。由于冲压发动机无法零速度启动,这就导致采用冲压发动机的飞行器必须要先采用其他类型的发动机加速到亚燃冲压发动机的最低启动速度以上,才能切换到冲压模式继续加速,通常采用火箭发动机或者涡喷/涡扇发动机作为它的零速度启动发动机。

虽然涡喷/涡扇发动机等效比冲远超火箭发动机,但其推重比远不如火箭发动机。因此,两种类型的发动机作为组合动力的零速度启动发动机各有优势。

基于这些特性,火箭-双燃冲压组合循环发动机的应用前景十分广泛!

1、作为导弹动力,可提升其射程、速度、威力。

通常导弹类飞行器更适合采用火箭基组合循环发动机,例如我国的长剑-100超音速巡航导弹就采用火箭-亚燃冲压组合循环发动机,最高飞行速度超过4马赫,拦截难度非常大,飞行距离很远,威力还十分恐怖。凭借更高的等效比冲,火箭-双燃冲压组合循环发动机可大大提升导弹的射程。

长剑-100超音速巡航导弹发射瞬间

此次测试成功表明,我国已经掌握火箭-双燃冲压组合循环发动机,今后可轻松研制出最高飞行速度超过7马赫的高超音速巡航导弹,其拦截难度更大,威力更加恐怖。

2、基于火箭-双燃冲压发动机,可衍生出升力式亚轨道飞行器,替代火箭低成本发射航天器。

升力式飞行器是指依托机翼产生的升力飞行,而不是像火箭那样依托火箭动力克服自身受到的重力,飞向天空,它的外形就像一架飞机。

基于火箭-双燃冲压组合循环发动机,我国也能研制出一种升力式亚轨道飞行器,其最高飞行速度可达7马赫以上,可作为亚轨道轰炸机单独使用。若与“神龙”可重复使用航天器(中国版X37b)之类的轨道器组合在一起,则能变成一架两级组合体空天飞机。例如航天科工集团正在研制的“腾云”空天飞机就是一种两级组合体空天飞机,不同之处在于它采用的是涡轮基组合循环发动机。

航展上公布的腾云空天飞机模型

相比火箭,升力式亚轨道飞行器/空天飞机一级可像飞机那样水平起降,无需建设垂直发射塔,可以重复使用。研究表明,采用组合式动力的空天飞机的发射入轨成本比马斯克的可重复使用火箭还要低一个数量级!一旦空天飞机技术成熟,我国就可以极低成本发射各种航天器,甚至连现阶段因耗资无比巨大,暂时不敢想的太空城都可以开始建设!

综上所述,西北工业大学“飞天一号”火箭冲压组合动力测试成功意义十分重大,它可以改变现有导弹技术面貌,可以颠覆现有航天器发射方式,对现有火箭来说简直就是降维打击!按照官方媒体报道来看,目前我国在RBCC领域已经领先世界各国,为西北工业大学点赞!

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评论列表
  • 2022-07-06 17:03

    清华北大就如同现在的男足

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