中国新概念发动机成功点火 未来将用于空天飞机

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中国军工机构在涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机研制方面获得重要进展,相关成果对中国未来发展高超音速武器和空天飞机具有重要意义。

中国目前正在研制用于天地往返运输并可重复使用的空天飞机(图源:中国央视截图)

中国高超音速飞行器的研究进展备受关注(图源:中国央视截图)

北京时间2019年1月12日,中国高科技前沿观察报道称,由中国航天科工集团北京动力机械研究所独创的吸气式组合动力方案——涡轮辅助火箭增强冲压组合循环发动机(Turbo-aided Rocket-augmented Ram-jet Combined Cycle Engine,TRRE)或已于2018年年底完成该发动机的首次原理样机验证,成功的进行了点火和模式转换

据中国媒体报道,这型组合发动机属于中国国内、国际都竞争激烈的热门领域,它具有独特的技术优势,是未来商业航天等领域动力装置的重要方向

据悉,该型发动机于2018年12月7日抵达试验台。作为中国国内一型全新组合发动机,这是其第一次整机原理验证试验,成功与否,直接关乎此种组合动力方式是否能够顺利推进。

官方报道介绍,这也是北京动力机械研究所首次做如此复杂大型试验。该次发动机研制试验涉及多个动力匹配、多种模式转换,该发动机的首次正式试验,也同时是展示性试验。

据TRRE发动机总体设计室主任冮强在中国国内公开发表的有关资料披露,飞行器在大气中维持高超音速机动飞行(飞行速度大于5马赫)的最佳方案是采用超燃冲压发动机,但是超燃冲压发动机并不具备从静止速度加速到高超音速的能力。

2美国X-51A“乘波者”无人高超音速飞行器创造了超燃冲压发动机推动飞行器飞行时间的最高记录,其高超音速飞行时间超过100秒。

其采用的方式是:X-51A先由B-52轰炸机携带到高空,再由射程300公里的陆军战术导弹系统(ATACMS)改装的助推器将飞行器加速至4.8马赫,然后启动超燃冲压发动机进行高超音速飞行。

中国专家指出,由固体火箭助推器将飞行器加速到超燃冲压发动机启动速度的方法对于可重复使用的临近空间高超音速飞行器、空天飞机来说使用成本太高。下一代可重复使用高超声速飞行器必须具备自推进能力,最好是能在跑道上依靠自身动力水平起飞,然后逐步加速到5马赫至6马赫以上进行高超音速巡航飞行。

因此,技术成熟的火箭发动机、航空涡轮发动机和超燃冲压发动机都无法单独完成上述任务 所以组合循环发动机是目前唯一的选择。

据悉,中国航天科工集团北京动力机械研究所在国际上首次提出的TRRE吸气式组合循环发动机方案将涡轮、火箭和冲压发动机三者高度集成,其热力循环和工作过程有机组合,各发动机进气流道高度一体,克服了2.5马赫至5马赫之间涡轮发动机推力不足的缺点。

TRRE发动机总体设计室主任冮强的文章介绍,2018年12月的试验“证明引射液体火箭确实能大幅增加5马赫以下发动机的推力,实现了涡轮发动机与超燃冲压发动机之间的平稳接力”。

官方评价称,这次地面原理样机验证试验的深化了对TRRE关键技术的认识。如果发展顺利,中国将在2025年前采用现役成熟涡轮发动机进行组合,形成工程可用的方案,支撑完成小规模水平起降自主飞行试验。

据中国航天科工集团在2017年全球航天探索大会上披露的“腾云工程”宣传资料称,中国计划在2030年之前设计并制造完成中国首架可水平起飞、水平着陆并且可以多次重复使用的空天往返飞行器,TRRE发动机很有可能就是为其研制的组合动力。

中国高科技前沿观察刊文称,目前,中国军工企业在高超音速飞行器动力上已有多套方案,包括:沈阳发动机设计研究所正在研制的“涡轮喷水预冷+冲压发动机”组合动力,国防科学技术大学正在研究的“空气涡轮火箭组合发动机”方案等。

这篇文章推断,中国很有可能在在2030年左右实现空天飞机及高超音速战机的成功首飞,实现航空航天领域的“弯道超车”。

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