美军启动高超声速发动机项目项目项目 东风17能够领先多久

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原标题:急起直追!美海军启动高超声速发动机新项目,DF17还能领先多久?

2020年11月2日,《军事维基》网站报道,波音公司从美国海军获得价值3000万美元的合同,与美国海军空战中心武器部门共同开发先进冲压发动机(SPEAR)飞行演示机。这项研究工作将以2010年结束的X-51A乘波体项目为基础,努力研制一种可由F/A-18超级大黄蜂发射的先进导弹。

美国海军打算将F/A-18改为高超音速导弹攻击机

这显然意味着美军有意在高超音速飞行器上展开高科技军备竞赛。

高超音速飞机和其他飞机一样,由四大部分组成:结构、动力、制导与导航控制、载荷。然而,考虑到高超声速飞行条件下的气动加热问题,这类飞行器还有一个关键的技术领域——热防护。当然,最重要的是动力。

按照动力形式,高超声速飞行器可分为火箭助推-滑翔式和吸气式。火箭助飞自然是利用火箭将飞机送上高空,达到5倍音速以上的高速,然后滑翔而下,利用势能和动能的转换维持高速。所谓吸气式,就是和普通飞机一样,不携带氧化剂,只携带燃料,靠空气中的氧气燃烧推进。显然吸气功率体积更小,重量更轻,具有更高的战术价值。而且只有吸气模型可以考虑重复使用,为未来高超音速载人飞机服务。美国海军和波音公司打算推进的这种发动机是吸气式的。因为这种发动机是在高超音速下使用的,几乎都采用冲压式喷气发动机原理,所以也叫超燃冲压发动机。

该项目的X-51A于2010年完成

美国早就在火箭推进滑翔高超音速飞行器上取得了突破。但该技术研制的导弹体积大、重量重,不适合美军的全球部署和全球打击战略。所以一直发展缓慢。对于战术飞机可以投射的吸气式高超音速飞机,美军更感兴趣。著名的X-51A项目是目前美国技术水平最高的型号。直到项目下马,实现了240秒的连续高超声速飞行记录。国防科技大学的高超声速吸气式发动机虽然取得了600秒的连续燃烧记录,但在地面台架试验中无法直接对比。

X-51A实现了240秒的高超音速燃烧

中国率先示范东风-17导弹后,意味着中国在气动结构、热防护技术、飞行控制技术等方面达到了世界先进水平,甚至在实际应用方面有相当的领先优势。这给美国造成了强烈的刺激。美军决定两条腿走路。一是尽快将火箭助推-滑翔高超音速导弹,即AGM-183A投入实际使用。尽快赶上。另一方面,当然是继续大力推动超燃冲压发动机的发展,试图在另一条技术路线上打开缺口。

航空发动机部门开发的超燃冲压发动机

虽然我国在高超声速技术的实际应用上已经处于领先地位,但是国内在吸气式发动机的开发上的科研水平如何?科技部高技术研发中心和Xi交通大学航空航天学院的专家在2019年初联合发表的一篇论文中指出:

自20世纪90年代末以来,随着国家大量资金投入,超燃冲压发动机地面试验设施逐步完善,对超燃冲压发动机的研究进一步深化和细化。涌现出大量的研究成果,超燃冲压发动机的一些关键技术得到突破。

但是,与美国、英国、俄罗斯、法国、澳大利亚和日本的研究情况相比,我国在高超声速推进技术的研究手段、设备建设、资金投入和人才培养等方面仍存在较大差距。推进系统设计、测量技术与飞行试验、材料与结构、飞行控制等关键技术仍需加强研究,寻求突破。围绕超燃冲压发动机,为其广泛应用铺平了道路。

FD-21达到世界先进水平

换句话说,我们没有理由盲目乐观。但同时也要自信乐观。从国内发表的论文来看,吸气式动力——,也就是超燃冲压发动机——的研究正在广泛开展。不仅各大航天动力单位开展了各级研发,相关高校也积极从事理论研究。仅涉及的燃料包括液态氢、碳氢化合物(航空煤油或甲烷)、固体火箭燃料等。更重要的是,中国已经建立了最重要的基础设施之一:高超声速风洞。特别是第十一航空航天研究院新建成的FD-21高能脉冲风洞,可以模拟8倍音速的燃烧工况,模拟飞行高度达到31公里,是世界先进水平。中国航空发动机研究所还利用JF-12风洞实现了发动机在10倍音速下的成功点火和稳定燃烧。

国产超燃冲压发动机以10倍音速正常工作

根据论文统计,中国在超燃冲压发动机的开发上可以投入比美国更多的研究人员和研究设施。虽然这些科学家和技术人员的收入只有美国研究人员的零头或更少,但他们的智力一点也不差。只要国家保持资金投入,超燃冲压发动机甚至吸气式高超声速飞行器都将赶上甚至超过世界先进水平。