中國科學(xué)家開發(fā)出16馬赫斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī) 重新定義航空極限

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2025-02-27 12:12:02 觀察者網(wǎng)

中國科學(xué)家成功測(cè)試了全球首臺(tái)使用標(biāo)準(zhǔn)航空煤油的斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，飛行速度可達(dá)16馬赫,，相當(dāng)于時(shí)速20000公里,。這項(xiàng)成果標(biāo)志著高超音速推進(jìn)領(lǐng)域可能迎來重大變革，有望重新定義航空和航天旅行的極限,。

位于北京的JF12激波風(fēng)洞能夠模擬40公里以上高空的高馬赫數(shù)飛行條件,。中國科學(xué)院的研究人員在其中進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),，使用常見的商用煤油RP-3噴氣燃料，成功實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的斜爆震波,。研究表明,，該發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒速率比傳統(tǒng)的超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)快1000倍,，且能在6馬赫至16馬赫之間的范圍內(nèi)運(yùn)行,，這是傳統(tǒng)吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)難以達(dá)到的。

這項(xiàng)科研技術(shù)是中國一項(xiàng)宏偉計(jì)劃的一部分,，如果將斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于軍事,，將催生出新一代高超音速導(dǎo)彈、無人機(jī)甚至轟炸機(jī),，這些武器將具有超長(zhǎng)射程和低運(yùn)營成本,，能使解放軍在未來戰(zhàn)爭(zhēng)中占據(jù)顯著優(yōu)勢(shì)。

超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)需要龐大的燃燒室,，在高馬赫數(shù)下存在熄火風(fēng)險(xiǎn),。而斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)通過在燃燒室壁上巧妙地放置一個(gè)5毫米凸塊，可以誘導(dǎo)出自我維持的“爆震”,，這是一種由超高速?zèng)_擊波驅(qū)動(dòng)的爆炸,，在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)即可完成燃燒。在9馬赫的速度下,，測(cè)試顯示爆炸點(diǎn)的壓力峰值達(dá)到了環(huán)境水平的20倍,，這表明該發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在大多數(shù)超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎無法工作的速度范圍內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)大的推力。

由于所需功率巨大,，風(fēng)洞僅支持50毫秒的持續(xù)運(yùn)行,，但這對(duì)于研究人員全面了解發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火和自我維持沖擊波推進(jìn)的全貌已經(jīng)足夠。與超音速燃燒沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)相比,，這種新發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室縮短了85%,，可以顯著減輕飛機(jī)的重量并延長(zhǎng)飛行距離。

數(shù)十年來,，高超音速發(fā)動(dòng)機(jī)一直依賴氫氣或乙烯作為燃料,，雖然這些燃料點(diǎn)火迅速，但存儲(chǔ)要求不切實(shí)際,。RP-3煤油雖然能量密度更高,，但其點(diǎn)火延遲時(shí)間過長(zhǎng)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行中途啟動(dòng)極為困難,。中科院研究團(tuán)隊(duì)通過在點(diǎn)火前將燃料-空氣混合物預(yù)壓縮至3800開爾文（約合3527攝氏度）,，引入一個(gè)小凸塊以產(chǎn)生局部“熱點(diǎn)”來觸發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并使用翼形支柱加速燃料分散,，從而解決了這一難題,。

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