中国空天飞机试验成功后,英国也不甘落后:宣布空天飞机发动机取得重大突破!
2019-11-01 15:45:59



前不久,中国航天动力研究院突然公布了一则消息称,我国国产的空天飞机完成了风洞模型的二级自主分离,这也是我国首次正式公布在空天飞行器领域的重要突破。
可以说,此次风洞试验,为我国的空天飞机研制打下了一个坚实的基础。

不过,在空天飞机领域,有着重要突破的并不止我们一家,作为世界头号军事强国,美国在空天飞行器领域的造诣同样非常深厚。
最近,美国空军的x37b无人空天飞机就刚刚完成了长达780天的空天轨道运行,于10月27日返回地球,在美国肯尼迪航天中心成功降落。

实际上,这已经是x37b无人空天飞机的第五次超长时间在轨运行了,如果将这五次飞行时间加在一起的话,更是达到了惊人的2886天,折合将近8年时间!
当然了,美国空军x37b无人空天飞机和我国正在研制的空天飞行器还是有所不同的,我国此次公布的空天飞机,采用的是全新技术,其一级飞行器是可以重复使用,并且可以利用飞机跑道进行降落,并且拥有载人需求,技术难度更大;
而美国空军此次返回的x37b无人空天飞机,则更像是美国曾经退役的航天飞机,只不过是缩小版;

其一级助推器还是传统的运载火箭,只能一次性使用,尺寸小,不能载人,技术难度比较小。
我国的这种空天飞机,才是未来真正的发展方向。
当然了,空天飞行器也不止中美两家正在研发,作为曾经的日不落帝国——英国,心气也是比较高的,这些年来也一直在空天飞机领域不断投入资金进行研发。
最近,英国也在这一领域有了重要进展。
众所周知,空天飞行器除了空气动力学设计,耐高温材料之外,还有一个最重要的技术难点就是发动机。英国也正是在空天飞机的发动机方面有了突破性进展。

由于空天飞机的工作环境往往在高超音速,也就是5马赫以上,传统的涡喷发动机根本无法在这样高速环境下正常工作。
这是因为涡喷发动机的推力来源是气流进/排之间的温度差,让冷气流进入,通过燃料对进入的空气进行加热后再喷出从而产生推力。
但是一旦进入的气流速度过快,就会导致燃烧室点火失败,所以需要对进入的气流进行减速。

不过,如果在高超音速的环境下对气流进行减速,由于能量守恒,这部分能量必然会以另外一种形式进行释放,比如热量。
这就会造成进气气流温度升高,前面说过涡喷发动机的推力来源于气流进/排之间的温度差,如果进气气流温度升高,这就会降低温度差,导致推力大幅度下降,这就是涡喷发动机无法超过5马赫的原因。
而目前想要让飞行器速度超过5马格,解决办法有两个,第一个是让高速气流不减速,直接通过进气道,在燃烧室对燃料进行强制点火,这就是超燃冲压发动机,我国选择的就是这一路线;

第二种,还使用传统涡喷发动机,在进气道对高速气流进行减速,但是通过强有力的冷却装置对进气气流进行降温,这就是英国目前选择的技术路线,并且有了实质性进展。
英国为高超音速飞行器以及空天飞机研制的佩刀发动机,近日宣布了一个重要成果,根据相关消息,佩刀发动机它的冷却系统在速度为5马赫条件下,在0,05秒钟之内成功冷却温度高达1000度的气流,达到了预期目标。

佩刀发动机采用液氦作为发动机冷却系统媒介,避免了使用液氢会出现的氢脆现象;
另外它的预冷器呈螺旋状,由大量金属管组成,这些微管道增大与空气接触的面积,提高热交换效率,可以有效冷却来流。
按照工程技术人员的说法,佩刀发动机冷却装置可以在百分之一秒内,将进气气流从1000摄氏度冷却到零下150摄氏度,并且不会让霜冻堵塞管路。可以说是相当黑科技了!

从目前的情况看,虽然说空天飞机技术难度大,所需投资多,研制周期长,空天飞机在未来对人类进行太空探索以及跨洲航行及运输有着非常重要的价值,不管是商业还是军事上都是如此,这已经是各军事强国的共识。
如今各个强国都在空天飞行器上你追我赶,我国也不例外。令人欣慰的是,我国在这一方面,已经处于世界第一梯队,相信在不久的将来,也许是十年之后,我们就能见到中国的空天飞机运行在地球轨道的场景。