中國團(tuán)隊(duì)突破硼燃料發(fā)動(dòng)機(jī)效率,為軍民高超音速飛行開辟新天地
高超音速飛行是指超過5馬赫(約6100公里/小時(shí))的飛行速度,它能夠使飛行器在短時(shí)間內(nèi)穿越大氣層,達(dá)到近地軌道或遠(yuǎn)程目標(biāo)。
高超音速飛行器有著巨大的軍事和民用價(jià)值,但也面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),其中之一就是如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和可靠性。
近日,中國南方的一支軍事研究團(tuán)隊(duì)在這方面取得了重大突破。他們成功地提高了一種使用固態(tài)硼燃料的吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,使其達(dá)到了79%,幾乎是之前的兩倍。他們的成果發(fā)表在《航空學(xué)報(bào)》上。
硼燃料是一種含有硼元素的固態(tài)燃料,它具有高能量密度、低污染、易儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)。但是,硼燃料也有一個(gè)缺點(diǎn),就是它的燃燒速度很慢,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)效率低下。
為了解決這個(gè)問題,該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),使其能夠在不同的飛行階段切換不同的燃燒模式。
具體來說,該發(fā)動(dòng)機(jī)在起飛和加速階段使用超音速燃燒模式(supersonic combustion mode),即讓空氣以超音速進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),并與硼燃料混合燃燒。
這樣可以提高推力和速度,但也會(huì)增加耗油量和溫度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定的高超音速飛行時(shí),它會(huì)切換到亞音速燃燒模式(subsonic combustion mode),即讓空氣以亞音速進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī),并與硼燃料混合燃燒。
這樣可以降低耗油量和溫度,但也會(huì)降低推力和速度。通過這種切換機(jī)制,該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在不同的飛行條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的性能。
該團(tuán)隊(duì)在地面進(jìn)行了一次模擬飛行試驗(yàn),結(jié)果顯示,該發(fā)動(dòng)機(jī)在亞音速燃燒模式下的效率達(dá)到了79%,而之前的最高紀(jì)錄只有40%左右。
這意味著該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更有效地利用硼燃料,從而延長(zhǎng)高超音速飛行器的航程和壽命。
該團(tuán)隊(duì)表示,他們的創(chuàng)新對(duì)于提升中國軍民高超音速飛行器的競(jìng)爭(zhēng)力和戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)具有重要意義。他們還表示,他們將繼續(xù)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和性能,并計(jì)劃在未來進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證。