怎么评价中国研制成功超燃冲压发动机?

[复制链接]
gxl0412 发表于 2023-11-2 18:08:17|来自:北京 | 显示全部楼层 |阅读模式
与普通冲压发动机有什么区别?
全部回复5 显示全部楼层
hyq6 发表于 2023-11-2 18:08:25|来自:北京 | 显示全部楼层
我个人觉得在这个事情上中国输麻了,除了像我这样的军迷,几乎没人知道这么个事情,几乎没人关心这种跨时代的发动机实用化,而就算是军迷也几乎没人意识到这个发动机装上无人机成功试飞的划时代意义。最特别的是资本市场,毫无波澜,棒子瞎吹的常温超导都有人炒一波,这个划时代的新原理发动机竟然在资本市场默默无闻,我真的是无语。这玩意要是美国的,别说文明之光,宇宙真理都能给你吹上一个月。
目前这个水花如果是西方国家,这个项目的项目经理就要立即下课,投资方肯定是愤怒不已,哪怕投资方是军方,那也是要有人负责的。这种人类转折式的重大项目的关键性进展,就这么三瓜两枣就完了?参与者的经济利益,精神利益拿什么保障。即便是在中国,军民融合搞了这么多年,科技创投这么多年,这种事情这么无声无息的都是很失败的,真是值得反思的。那些手握几千万,上亿贷款额度的投资人,就没有人去了解和投资吗?
发泄了失败的情绪,现在说说这玩意的价值。人们常说一代动力一代飞行器,今天我们所看到的所有飞行器,其能力和使用特征都是受到动力制约的。从螺旋桨,到喷气式,飞行器的外形和用途都受到动力技术进步的明显影响。去看看螺旋桨时代的飞机,看看性能,再看看涡喷时代,涡扇时代,涡轴,涡奖时代的飞机。你会明显感受这一点。太空叉为啥能够搞可回收,高推比的发动机功不可没,损失了回收部分的载荷,仍然经济。为了合理的利用各种发动机的特征,中国甚至在大规模投入组合动力发动机,以适应不同速度,高度的需要。现在超燃冲压中国终于领先了,而且据说是多个道路,这次的旋转爆轰目前跑在最前面,有可能(其实已经)冲破了实用的限制了。
而新时代的旋转爆轰发动机,从零启动直达高超,具有极高的推重比,结构简单,维护方便,简直就是未来大气层的理想动力。和火箭组合更可以构成高效率的组合动力系统。可以说具有非常广阔的潜力,比美国佬什么便循环这种涡喷和涡扇之间骑墙(也是一种组合动力)的挤牙膏强多了。
我建议项目组和学校别一门心思搞技术,搞技术和技术推广宣传相辅相成,不要仅靠军迷,自媒体那点微弱的萤火虫来照亮了。好好投点钱到宣传上,好好做好ppt,千万不要有技术人员的清高,看不起ppt,那玩意真的也是生产力(想想马斯克的那张破嘴吧)。有了足够的钱,技术快速迭代,更多的项目组搞起来,并行起来,迭代起来,开放更多的合作,宣传更多的数据,投资更多的平台,搞更多的人参与,尽快让人类的飞行动力进入下一个时代。别光想着长骨头,上面的肉也是很关键的,万众瞩目的曲线是肉决定的,靠骷髅是不行的。
有能力,有实力的人和机构应该成为时代的明灯,指引更多的人和资源进行创新,走出崭新的道路,这实际上是它们的责任
nygaozhan 发表于 2023-11-2 18:08:53|来自:北京 | 显示全部楼层
电磁弹射器,冲压发动机,轨道空间站,轨道航天器回收技术,这攒在一块不就是空天货运飞船吗。
就差个聚变反应堆了。然后就可以整个太阳系随便跑。
不过如果用裂变反应堆作弊,现在已经算是获得抢跑资格了。
cdra 发表于 2023-11-2 18:09:21|来自:北京 | 显示全部楼层
虽然是个老问题,但是在现在这个时间节点被推到,仍然让人感到非常激动。作为一名从科研民工,我想从流体和传热的角度解释为什么超燃冲压发动机的研制是一项非常复杂的工程。
与普通冲压发动机相比,超燃冲压发动机(supersonic combustion ramjet,以下简称Scramjet)具有两个特性,一个是高雷诺数流动(湍流流动),另一个是高马赫数燃烧(超高音速燃烧)。
首先说高雷诺数流动,在高雷诺数下,流体流动是不稳定,不规则的湍流的,其流场的结构非常复杂,包含多个不同的长度尺度的旋涡和涡团,这些漩涡及涡团的出现和演化受到多种因素的影响,比如速度、压力、温度等等,而且这些个旋涡和涡团会相互作用,互相影响,这种相互作用非常复杂,难以完全理解和描述。
然后是高马赫数燃烧,在超音速流动中,流体的速度和温度都非常高,这会导致燃烧过程中的化学反应速率、传热和质量传递方面的特性与亚音速的情况不同,所以要求Scramjet的设计人员需对超音速燃烧的机理和特性有深入的理解。
这两种特性结合起来会导致高超音速燃烧的流场变得异常复杂,产生包括激波、膨胀波等等现象,而且这些流场现象反过来又会对燃烧过程产生影响(比如温度和压力的变化会引起化学反应和物理过程的变化)。此外,设计Scramjet还要涉及到高温高压、材料热膨胀、热结构耦合等复杂的工况,以及以上所有因素对发动机的性能、寿命、可靠性、成本等等的影响。全结合起来的话,不论是建模还是实验验证都极度复杂,光是想想就觉得头大。
但作为一个中国人,你问我如何评价中国成功研制超燃冲压发动机,我不想阐述它复杂的共轭传热和湍流效应特性以及工程难度,而想引用教员在政协第一届全体会议的开幕词:
“让那些内外反动派在我们面前发抖罢,让他们去说我们这也不行那也不行罢,中国人民的不屈不挠的努力必将稳步地达到自己的目的!”
1qaz 发表于 2023-11-2 18:10:08|来自:北京 | 显示全部楼层
这是一个划时代的节点。
不算已作古的毛子,美帝在这块一骑绝尘。
中国紧赶慢赶,美帝算是终于有个伴了。
因为带抽风机的涡轮发动机提供的速度有限,而天下武功又是唯快不破,
所以在军事对抗上,大伙很快就在把注意力放在了高速飞行器上。
首先一个问题,飞机速度为啥用「马赫」表示?
马赫它表示的是速度和音速的比值。
马赫这个名字呢,其实是奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach,1838-1916)的名字,
因为是他第一个引用了这个单位,所以后来大家就用他的名字来命名了。
可以简答地理解为,多少马赫就是多少倍音速。
很多人不知道,马赫其实不是一个固定的数字。
在空气稀薄的万米高空,音速是 295m/s,1 马赫就是 295m/s;
在空气稠密的低空,音速则达到了 340m/s,1 马赫就是 340m/s;
在没有空气的太空,声音无法传播,所以不能用马赫表示速度。

那为什么算个速度要这么折腾呢?咱们试着用几句话来解释一下:
第一,飞机飞行和发动机运转,会产生很大的声音;
第二,声音传播的本质是空气分子的振动波;
第三,当声源的速度等于声波传输的速度,此时运动方向上的波峰波谷就会无限叠加;
第四,这种无限叠加的振动波会导致空气被极度压缩,压力骤增;
第五,空气中的水蒸气随后被液化成小水滴,也就是大家电视里常看到的围绕飞行器的白雾,并产生音爆;
第六,超音速的瞬间,飞行器像是撞到了一堵用高密度空气筑成的墙上,这种由声波导致空气压缩产生的阻力,学名叫做激波阻力。


激波阻力骤增骤降,非常考验飞行器的技术含量,而音速不是一个固定值,因此用马赫来表示大气层内飞行器的速度也就顺理成章了。
此外还有因空气摩擦产生的飞行阻力,这股力与空气的密度成正比,与速度的平方成正比,
简单点说就是,速度增加一倍,阻力会变大四倍。
激波阻力和飞行阻力一叠加,麻烦大了!
如果飞行器全程都在稠密的大气层内飞行,无论导弹还是飞机,速度能超过 5 马赫你就是半仙了!
而即便撑到了 5 马赫,那也是拿燃料往发动机里灌出来的,你都能看到油箱里面有一个吸油产生的漩涡!
能持续 5 分钟可就是真正的神仙了!
所以,5 马赫,差不多是大气层内低空飞行器的极限,
注意,这说的是全程都在低空大气层内飞行的速度极限,那些从高空回来的飞行器超过 5 马赫速度倒也是很正常的。
因此,用大气层内的武器去拦截 5 马赫以上的机动目标,成功与否主要取决于祖坟是否冒青烟。

对飞行器来说,空气可真不是个好东西!于是,人们就把主意打到了外太空。
「太空没有重力,轻轻一推就能飞很远?」
大多小盆友一直认为太空没有重力,这让九年义务教育外加三年高中情何以堪!
太空只是没有空气而已,近地轨道的重力和地面差不了多少。

失重不是失去重力的意思,
而是指飞行器绕地球转圈产生的向心力(俗称离心力)与地球引力相等,
这应该不难理解,高中毕过业的你一定能听懂。
所以呢,所谓的太空飞行,实际上就是靠惯性一直在天上飘着,路线是死死的。
眼下得人类是不可能在太空实现自由翱翔的,因为这需要海量燃料,多到根本飞不起来。
光是把飞行器加速到第一宇宙速度的 7.9 公里每秒,几十上百吨的燃料就没了,如果还想在太空掉个头,就只能请佛祖帮忙了。

举个例子。
在大气层内飞行,只要动动机翼,就能来个直角转弯。
太空的直角拐弯怎么做呢?
飞行器要开启反向发动机,把竖直方向的速度从 7.9km/s 降到 0,与此同时开启横向发动机,把横向速度从 0 加速到 7.9km/s。
速度慢一点不行吗?
当然可以,但是底下还得开个发动机托着,不然绕圈离心力不足以抵消地球引力,飞行器就会掉下来。
再把这中学知识给那些大学毕业生强调一遍:在太空是没法悬停的,你能做的只有飞速绕地球转圈,让离心力去抵消重力。
所以,速度固然可以飙得很快,可一旦想转弯或减速,你还是会超级怀念空气了。
对于飞行器来讲,赶路的时候最好没有空气,滞空或拐弯的时候最好有空气。

哪里能实现这个要求呢?
还真有,那里就是大气层边缘,在这里飞行的飞行器,学名叫做临近空间飞行器,简称临空飞行器
因为这货速度通常超过 5 马赫,所以也可以叫超高速飞行器。
这有啥好处呢?标题党老拿速度说事,这仅仅是速度的事儿吗?
你以为单纯的超高速飞行很稀罕吗?
洲际导弹速度达到几十马赫它骄傲了吗!
临空飞行了不起吗?
一枚低配版的火箭就可以太空旅游了,知道吗!
所以无论按速度还是按高度算,高速飞行器拍马也追不上弹道导弹。
这肯定有点不妥啊,是哪里不对劲呢?
如果不懂点中段反导的常识,就不明白高速飞行器的意义。

下面简单总结下反导的内容:
洲际弹道导弹可以看成一门大号火炮,
弹头加速就刚开始的几分钟而已,剩下 80% 的时间,弹头是处于无动力滑行状态的,最后靠自由落体砸向目标。
反导拦截弹也是一门大号火炮,同样无法在太空自由翱翔,到了太空也是靠惯性飘过去,
虽然也会带着小型的调姿发动机,其末端轨道修正能力也不会超过几公里。
如果不是提前约好地点,两门隔着上千公里的大炮想在太空相遇,这缘分怕是八辈子都修不来。

所以,反导的前提是计算来袭弹头的轨道,
能计算轨道的前提是弹头必须无动力滑行,
这就是中段反导的基本原理。
所以,作为弹头若是这么傻傻地飘过去,被拦截的概率还是不小的,
后来洲际导弹就动了很多脑筋,
变轨啊、诱饵弹啊、制冷啊、铝箔干扰啊……
总之,两者在中段飞行时的较量是非常激烈的。

可是,弹头一旦重返大气层,就基本无解了。
大气层内的拦截弹撑死 5 马赫,十几马赫的弹头稍微拐个弯,拦截弹马上甩没影,几秒钟后,蘑菇弹就送家门口了。
有的同学这里会有疑问,既然拦截是迎头碰撞,为啥还要比谁速度快,我站着不动你都会撞上来啊?

哈哈,我来举个例子,
来袭弹头 10 马赫,拦截弹 4 马赫,两者相距 5 公里,约 1 秒后相撞。
此时弹头来个末端机动,横向移个百十来米,你 4 马赫的小短腿跟得上不?更别说你站着不动了。
所以大气层内的防空主要针对低速目标,
诸如飞机、巡航导弹之类,对付洲际导弹,和徒手接子弹的难度差不多。
看到这,大家能不能悟出点啥?
如果弹头能够跨过中段飞行,直接进入末端,带着 10 马赫的淫威重返大气层,面对不到 5 马赫的拦截弹,
此时响起的背景音乐肯定是:「无敌是多么……多么寂寞……」

还是用数字说得明白一点。
假设,在 2000 公里外、50 公里高的大气层边缘,发现一架高速飞行器以 10 马赫速度飘过来,该怎么办?
首先,发射一颗足够射程的中段反导拦截弹!
前面说了,中段反导是一门大号火炮,这家伙助推完成大约只飞出一两百公里,剩下的一千多公里靠惯性飘过去。
拦截弹为了飙速度赶时间,也为了拦截瞬间的灵活性,不可能带很多燃料,因此变轨距离非常有限。

早些年,被誉为黑科技的美帝「标准 3」中段反导拦截弹,末端变轨能力也才 3 千米出头,
也就是说,这枚拦截弹飘到一千多公里外,与目标的偏差不能超过 3 公里。
3 公里啊,这点距离在太空算啥!
高速飞行器的方向盘抖一抖,就能轻松甩开这 3 公里!

若中段拦截失败,等高速飞行器近了,再发射末端高空拦截弹,
比如萨德!
萨德从地面往上飞,不爬到几十公里高,速度是上不来的,
而高速飞行器居高临下,两者极限速度又差不多,绕个圈,把萨德燃料耗完,事情也就了了。
飞到目标区域后,以 10 马赫的速度丢下弹头,然后返航。
到最后弹头飞下来,用近防炮、密集阵拦截,只是图个心理安慰!
这些玩意儿的射程大约 2~3 公里,对弹头来说,不到 1 秒就飞完了,
何况,茶叶蛋一般在空中引爆,留给近防炮的时间不会超过 0.5 秒,所以肯定是指望不上的。
哦,对了,近防炮的炮弹初速度一般只有 3 马赫左右。

现在大家明白了吧,拥有导弹的速度和飞机的机动性,咱么无论是去扔炸药,还是送茶叶蛋,
那画面,就跟开着轰炸机回古代轰炸战斗原始人差不多。
也正是拥有这种非同寻常的意义,我等吃瓜群众才日思夜想望眼欲穿呐!


美帝的黑鸟 SR71,是史上最接近该场景的实例。
这货巡航速度超过 3 马赫,飞行高度 20 公里以上,
甩开同时代的防空导弹就像呼吸一样自然,妥妥的纵横天空三十载!
「天下武功唯快不破」的最真实写照!

不过,开挂并不是一件轻松的事,即便是美帝。
对于快如闪电的黑鸟来说,也遭了不少罪,拐弯拐得太急都容易散架,更别提复杂的战斗动作了。
所以黑鸟只是一架直来直去的侦察机,威慑力大减!即便只是侦察,32 架黑鸟虽无一被击落,但自个儿摔了 12 架,这摔机自毁比例,印度三哥都惊呼内行!
再后来么,3 马赫没法包打天下,黑鸟便只能退役了。


仅达到 3 马赫的黑鸟都摔成这样,大家就知道这事,肯定不简单。
所以高速飞行器作为一个新物种,没有以下三把刷子镇不住偌大的名头。
第一把刷子:超燃冲压发动机
上一篇咱们说了,想要飞的快,就得燃料倒的多,燃料一多,空气就不够烧了。
航空发动机的解决思路是装一台抽气机。
抽气机转太快叶片是要散架的,卯足了劲抽的空气,最多只能供发动机飞到两三个马赫。


还能快点吗?
能!当速度超过 3 马赫,迎面吹来的空气经过进气道,自己压缩自己就足够燃烧了,这就是冲压发动机的概念。
但是悲剧的是,火焰燃烧他是有传播速度的,如果风速太快,火焰传播的速度追不上风速,火焰就会被吹散。
为此,超过 3 马赫的空气要降为亚音速才能进入发动机的燃烧室,
这一降速,塞进发动机的空气也就有了上限,导致飞行器速度快不过 6 马赫。
这类在 3-6 马赫之间的发动机就叫亚燃冲压发动机。


还能更快点吗?
更快的速度意味着,
使用 App 查看完整内容目前,该付费内容的完整版仅支持在 App 中查看
🔗App 内查看
谭志刚 发表于 2023-11-2 18:10:57|来自:北京 | 显示全部楼层
空天飞机研发道路上的的重要节点
高超音速武器的核心技术,DF17的弹头后面就不是一个硕大无比的火箭了,

真的实现了,什么可回收火箭都是弱爆了
空天飞机可以从大型运输机后背上发射,靠超燃冲压机加速到20倍音速,6万米以上,这时再启动火箭发动机,可以轻松直接入轨。
返回大气层时,几乎全程有动力,用1-2个小时逐渐下降(航天飞机是几分钟)风险系数极低,就像飞机一样降落,全过程的过载不超过1-2个G,没经过训练的人也可以承受
从70年代,人类就开始设想这样的航天器,一直卡在超燃冲压发动机上
40年了,终于又迈进了一大步。

快速回帖

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则