下一代噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比在30以上?


下一代戰(zhàn)斗機(jī)要實(shí)現(xiàn)稠密大氣層、稀薄大氣層甚至是完全無空氣的太空穿插飛行。這樣對(duì)配套發(fā)動(dòng)機(jī)的要求就極高了。目前能完全滿足這一切要求的發(fā)動(dòng)機(jī)似乎只有一種,那就是液體或者固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)有人駕駛的飛機(jī)來說,固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)更換比較繁瑣,等于一次性使用就必須把整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連同發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼也一起換掉;況且固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)間比較短,即便是大直徑固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的持續(xù)工作時(shí)間也很難超過600秒,也就是燃燒十分鐘;而且工作時(shí)間必須連續(xù),中間很難臨時(shí)停頓。等于說固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一旦點(diǎn)燃進(jìn)入噴氣狀態(tài)就很難再臨時(shí)停下來。而未來的戰(zhàn)斗機(jī)一次升空會(huì)持續(xù)飛行幾個(gè)小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí),這就導(dǎo)致固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)基本無法滿足要求。而液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī);

可以較長時(shí)間不用更換發(fā)動(dòng)機(jī)的熱部件與燃料儲(chǔ)罐本身,只需要像給現(xiàn)有的飛機(jī)每次起飛前加注燃料一樣,同樣也可以加入航空煤油當(dāng)主燃料。至于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化劑則可以臨時(shí)加注液氧。過程稍微比單純給飛機(jī)加注燃料要麻煩一點(diǎn),不過時(shí)間過程與加注效率也可以接受的了。液體火箭可以重復(fù)利用幾十次甚至上百次。這個(gè)耐受度已經(jīng)基本可以滿足超級(jí)戰(zhàn)斗機(jī)的出動(dòng)需要。畢竟早期的戰(zhàn)斗機(jī)軍用渦扇,也是連續(xù)出動(dòng)幾十次就需要更換維修發(fā)動(dòng)機(jī)。液體火箭的總工作時(shí)間相對(duì)比較長;如果采用先進(jìn)的節(jié)流控制技術(shù),那么可以實(shí)現(xiàn)在大氣層上空噴氣飛行一段后進(jìn)入滑翔狀態(tài);高度降低后再重啟發(fā)動(dòng)機(jī)加速爬升一段。這樣反復(fù)彈跳,等于在大氣層的上層做水漂彈道飛行,可以飛的非常遠(yuǎn),

甚至環(huán)繞地球飛一圈再落下來也問題不大。至于繼續(xù)通過火箭加速直接入軌之后,那么就不再需要消耗燃料就可以圍繞地球長期做軌道式飛行。由此可見,節(jié)流火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是所有入軌飛行物必須的終極推進(jìn)模式。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比都比較高;如果不算儲(chǔ)罐部分的重量,單純看液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端燃燒做功的部分,那么推重比普遍在40以上;最高的可以達(dá)到55左右。也就是一臺(tái)10噸級(jí)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部分,可以產(chǎn)生400到550噸的巨大推力。這也是火箭能夠不斷加速直到第一宇宙速度最終入軌的根本所在。不過未來的超級(jí)戰(zhàn)斗機(jī),在地面剛剛起飛,以及在40公里以下相當(dāng)稠密的大氣層內(nèi)飛行這一段,如果仍然單純采用液體火箭動(dòng)力,那么顯然會(huì)極大的提前消耗燃料與氧化劑,

而且無法有效利用大氣內(nèi)本身存在的豐富氧氣。在未來戰(zhàn)機(jī)的起飛段,最好還是能先采用一種可吸氧的發(fā)動(dòng)機(jī)助推。飛到40公里以上時(shí)再切換到純液體火箭動(dòng)力。目前可選擇的是沖壓吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。前一種最高能飛到5馬赫,而后一種可加速到10馬赫以上。旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)還有另外一個(gè)好處,那就是它的熱端在極速下能夠完全轉(zhuǎn)換為火箭模式。因此等于同1臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可根據(jù)高度與速度的不同,臨時(shí)切換工作狀態(tài),本身并不增加額外的重量。而其他的沖壓等模式與火箭模式無法兼容,利用其中一種另外一種就不能工作成為純死重。于是旋轉(zhuǎn)爆震兼火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是未來戰(zhàn)機(jī)最有希望的動(dòng)力體系。從地面開機(jī)噴氣滑跑到最終入軌,這種組合式發(fā)動(dòng)機(jī)的全程平均推重比高達(dá)30以上!