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本帖最后由 晨枫 于 2023-2-15 00:09 编辑 $ W2 Y0 Z4 j* N
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亚燃冲压不难,超燃冲压才是难事,这事常识。但高超飞行需要超燃冲压,否则阻力太大。
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2 F$ D7 L) M5 `' P" j/ T: N超燃冲压的难点就在“超”。燃烧的热量推动空气膨胀,膨胀以压力波的速度传递,压力波的传递速度是音速。所以亚音速燃烧时,火焰扩散和热量积聚的速度低于空气膨胀速度,火焰维持稳定燃烧。燃烧速度超过音速的话,空气来不及膨胀,火焰扩散带来的热量积聚扩散不出去,最后就是爆炸了。超燃冲压的难点正在于又要超音速燃烧,又要避免爆炸。3 Q3 n1 `7 g8 F5 m1 |/ U: R
( E+ `- e4 Y1 s超燃冲压需要用额外的手段把受到音速限制的空气膨胀波“拉走”,避免热量过度急剧和爆炸,但技术复杂,操作上的容错空间很小,启动和变速困难。
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+ O$ `* Q* v! V3 G( k亚燃冲压正好相反,技术简单,容错空间大,启动和变速相对容易,只是在高超的速度下,阻力太大。! a$ b) j. L8 u n0 w8 i3 b
6 m8 L: }1 `% p2 x1 F# P4 |2月14日,《南华早报》报导,国防科大一个马力昆(音译)团队在《固体火箭技术学报》上发表论文,成功地在地面试验台模拟在25公里高度、M6条件下用硼粉末燃料实现亚燃燃烧,燃烧效率高达79%,大约两倍于同样条件下的超燃冲压。: @8 e2 ?: u- h7 B- P
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团队是在研究超燃冲压的过程中,发现亚燃冲压的燃烧效率更高。硼燃料是高能燃料,遇到空气的时候会自燃,所以没有点火问题,也因此成为固态燃料中的佼佼者。团队发现,粉末喷射时形成激波,激波对进气有减速作用。将粉末的喷射位置向更靠近进气口的位置移动,激波位置提前,在激波后点火,超燃就变成了亚燃,混合和燃烧的时间更长,燃烧更充分,燃烧温度更高。团队成功地在亚燃和超燃之间实现转换。/ h8 s! _( i0 z
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9 X! `& G4 `, g& @5 d亚燃冲压不能最终解决高超飞行时阻力激增的问题,真正的高超巡航还是需要超燃冲压。但M5-6恰好是高超的过渡期,既可以用亚燃冲压实现,但已经触及速度的天花板了;也可以用超燃冲压实现,但有启动和操作弹性的问题。团队结果证明了在25公里高度(高超的典型飞行高度)、M6(高超的关键过渡阶段)可以顺利地在亚燃和超燃之间转换。也就是说,解决了顺利从高度超音速(high supersonic,M3-5)向高超音速(hypersonic,>M6)加速的关键技术。当然,这也是从高超音速向高度超音速减速的关键技术。也就是说,完成了高超音速飞机的关键技术。: ^4 J1 H. M# X# A: q1 s
, Z6 `9 X0 k; n1 d! @# b3 i超燃冲压需要达到M5-6才能点火。高超音速导弹可以用火箭助推到超燃冲压的点火速度,回避从低速加速到超燃冲压点火速度的问题,更是不存在从高超受控减速而且保持动力飞行的问题,但高超音速飞机有这个问题。
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美国还在火箭助推的高超滑翔技术路线上跌跌撞撞,中国已经在突破高超音速飞机的关键技术了。+ k5 d! Z& c1 S8 X& c6 S/ n
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高超音速战斗机的意义不大,但高超音速轰炸机意义就大了,从高超音速轰炸机投放的无动力炸弹也是高超音速的,相当于用飞机助推的高超滑翔弹,重量和尺寸小得多,成本比用火箭助推低得多,使用上也灵活得多,军事意义非凡。
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4 ~ A5 O1 \ L7 Q% x即使不到高超音速轰炸机的程度,高超音速巡航导弹也是有巨大意义的。高超音速巡航导弹不需要全程高超音速,在巡航段用效率更高的高度超音速飞行,在冲刺段才转入高超音速突防,就像反舰导弹用亚音速巡航、超音速冲刺一样,在射程和突防之间达到较好的平衡。
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高超与激波是孪生关系,激波控制是高超飞行的关键。音障、热障都是激波造成的,但玩好了,激波也可以成为减阻、增升、热管理、燃烧控制的关键。中国已经把激波控制玩得出神入化了。 |
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