六代機發動機?國產新發動機首飛,含渦噴、超燃、火箭三種動力
2020-11-30 騰訊網
發動機，號稱是當代工業王冠上的明珠，是當今世界各種工業科技的集大成者，在人類工業發展至今數百年的時間裡，能夠獨立研發和生產發動機的國家，依然鳳毛麟角。特別是能夠研發生產航空航天發動機的國家，更是屈指可數。不過，值得驕傲的是，我們的祖國正是這"屈指可數"的幾個國家之一，而最近一條有關發動機的消息，讓中國的航空航天發動機成為了輿論關注的焦點。
（結構複雜，技術先進的現代渦扇發動機）
西安航天動力研究所9月2 2日在官方公眾號發布消息，公開宣布研製成功我國首款組合動力發動機。目前全球只有美國造出了組合發動機的樣機並正在進行測試，而西安航天動力研究所公布的這條消息，標誌著中國的組合發動機技術已經走在美國之前，或者說至少是並駕齊驅。
（西安所研製的組合動力發動機在大漠戈壁上首飛成功；新式發動機為渦噴、超燃、火箭三種動力組合式的發動機）
所謂的"組合發動機"意思就是說，採用2種以上不同工作模式相組合的發動機，由於不同發動機在不同狀態下的工作性能均不相同，因此組合發動機具備更寬泛的適應性，可以在更多不同工況條件下發揮最優的功效。目前美國正在研發的所謂變循環發動機，就是組合式發動機的一種，它採用了渦輪風扇發動機和渦輪噴氣發動機組合的方式，在亞音速和超音速兩種不同工作狀態下都能取得最佳的工作效能。
（美式六代戰鬥機計劃採用的變循環發動機，也是一種"組合"發動機）
不過和美國所開發的渦扇和渦噴簡單組合的變循環發動機相比，我國的步子顯然邁得更大。根據西安航天動力研究所的文章可知，我國最新試飛成功的組合發動機採用了三種動力組合的方式，即渦噴發動機、超燃衝壓發動機和火箭發動機三種發動機混合作用，而由這三種動力組合而成的全新發動機相對於傳統發動機具備顛覆時代的意義。
（某測試中的發動機）
渦噴、超燃、火箭這三種發動機的工作特點是完全不一樣的，渦噴發動機是一種結構相對簡單的噴氣式發動機，擁有推力大、結構簡單可靠的優點，但是相對而言推比較小，而且油耗偏高，在早期的第一、第二代噴氣式戰鬥機上使用較多，目前的第三、第四、第五代戰鬥機則大多使用渦扇發動機，渦扇發動機最大的優勢在於其相對省油，而且跨音速性能優越，更適合現代戰鬥機進行跨音速格鬥作戰。但是隨著隱身技術的崛起，原先需要低空高速突防的戰術已經過時，未來戰鬥機由於普遍採用隱身技術，低空突防性能不再是優先指標，反而需要從更高的空域居高臨下對敵方地面、水面目標實施打擊，因此更適合高空高速飛行的渦噴發動機反而呈現復興的趨勢。
（其實人類很早就開發過組合發動機，只是由於技術水平不足，並未獲得成功）
除此以外，目前中美俄三國都在加緊研發的高超音速飛行技術已經獲得較大發展，目前中美俄三國都已經成功測試了自己的高超音速武器系統，而超燃衝壓發動機是作為高超音速武器性能最優的一款發動機。超燃發動機全稱為"超音速燃燒衝壓式發動機"，這種發動機是專門在超音速條件下，利用超燃效能推進飛行器的發動機，這種發動機在工作時可以產生比同體積火箭大4倍的推進功率，因此是高超音速武器最理想的動力裝置。
（目前已經列裝167、136艦，並且被轟-6J掛著去東南巡航的鷹擊-12飛彈，就是採用的火箭+衝壓發動機的組合，不過鷹擊-12這種不算"組合"發動機）
中國新式組合發動機的三種動力系統中，火箭發動機相對比較成熟，因為這種發動機自帶氧化劑，不需要從大氣中汲取氧氣，因此可以在大氣層外使用。如今渦噴、超燃、火箭三種發動機的組合，很顯然說明西安航天本次成功開發的絕非一款簡單的戰鬥機發動機。因為戰鬥機不可能考慮在太空作戰的需求，而只會考慮大氣層內的需要，所以不可能增加火箭發動機這種設計。
（美國X37B空天飛機示意圖）
而混合採用上述三種動力系統，很大的可能是，西安的新式組合發動機將會裝備在未來我國的空天飛機上。因為只有空天飛機才需要同時三種發動機的組合，才能夠發揮出最優的效率。例如，在大氣層內飛行時， 可以使用渦噴動力；在靠近大氣層邊緣飛行時，則可以使用超燃發動機提升飛機的推力確保飛行速度和高度；在大氣層外隔絕氧氣的情況下，則可以使用火箭發動機作為動力。而且由於超燃發動機要在高超音速條件下啟動，因此火箭發動機還可以作為超燃發動機的助推器，把飛行器速度提升到足夠高，以確保超燃發動機能順利啟動並平穩工作。
（空天飛機，其實我們在20年以前就已經在研製了……）
所以，由此不難看出，西安航天動力研究所公布的全新組合式發動機很可能並非是為我國的六代戰鬥機所準備，但是肯定是一款能夠同時適應太空和大氣內飛行需要的飛行器，也就是我們常說的"空天飛機"。雖然這種新式發動機並非是為六代戰鬥機所準備，但是這種同時適應大氣層內外飛行需要的發動機，無論是研製難度還是實際意義都遠高於美國"渦扇+渦噴"的簡單組合，因此技術先進性毋庸置疑，而這也是中國發動機工業實現"彎道超車"的必由之路，相信在不遠的未來，我們就可以看到中國摘取"發動機"這顆工業王冠上最璀璨的明珠。
（這些武器都用得上組合發動機）
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超燃衝壓組合動力發動機首飛成功，美俄還沒有
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我國超燃衝壓組合動力發動機首飛成功
一般認為這種先進技術主要體現在：串聯式「渦噴（前） + 超燃衝壓（後）」組合發動機。（實際上是三級發動機）。「 室壓高 」是指超燃衝壓，「 巧調 」是指渦噴發動機的涵道，是通過「 伸縮 」機構來改變涵道結構，將進氣分配到渦輪燃燒室和超燃衝壓燃燒室。「 東風 」是否指用於飛彈的發動機。 -
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深度分析：我國研製的某組合動力發動機首飛成功，意義重大
在有加力的條件下，見上圖e，渦噴可以達到4馬赫的速度。渦扇和渦噴都是現代常見的航空發動機類型。但超燃發動機的應用卻有一定的問題。超燃衝壓發動機需要在高速下才能正常工作，啟動速度大約是4馬赫，因此它無法直接推動飛行器從地面起飛。目前進行的飛行實驗要麼通過火箭將飛行器送到一定高度和速度再啟動超燃發動機，正如同印度的做法；或者像美國的X-51A那樣，通過B-52在空中釋放，再用火箭加速後啟動超燃發動機。 -
「某」組合動力發動機首飛，為什麼讓我如此興奮？
因為不同的發動機是要適應不同飛行高度，在我們平常飛機飛的高度之內，也就是大概3萬米之內，好用的是渦噴發動機。在這個高度以上就到了所謂的臨近空間，也叫亞空間。這個空間內大氣密度十分稀薄，傳統的渦扇發動機和渦噴發動機，在這種稀薄的大氣當中是無法正常工作的，但是衝壓噴氣發動機就可以工作，特別是超音速衝壓噴氣發動機。 -
中國新組合動力發動機首飛，空天飛機「心臟」獲突破
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實際上目前對於空天飛機的發動機，大致上可以分為兩種路線，一種就是大家經常聽說的超燃衝壓發動機，而另一種，則是此次照片中的這一種，也就是將噴氣發動機火箭發動機相結合的一種空天飛機發動機。空天飛機的工作範圍大致可以分為兩部分，第一部分是在三萬米以下，第二種則是三萬米以上。 -
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祝賀，中國航天再攀新高峰，空天飛機組合動力發動機首飛成功
而空天飛機要想實現從地面跑道起飛，一個關鍵的技術環節就是要採用吸氣式發動機來實現自主起飛，而起飛後脫離大氣層時，還得亞燃/超燃衝壓發動機實現進一步的飛行，所以，空天飛機的動力系統一定要是組合式動力。，然後亞燃衝壓發動機點火，進一步將空天飛機加速到4馬赫左右的速度，隨後超燃衝壓發動機點火，將空天飛機推送出大氣層。 -
我國組合動力發動機首飛成功！空天飛機又取得重大突破
》的文章，透露重磅消息：中國的國產新型組合動力發動機，剛剛首飛成功了！從「來流」這個術語分析，可以確定與火箭發動機組合的確為一種「吸氣式發動機」。報導中還附有該組合動力發動機總師張蒙正的一首詩「啟動順利流道暢，點火迅速室壓高」，說明很有可能是超燃衝壓發動機或亞燃/超燃組合發動機，而且模態轉換巧妙自如，產生了極高的功率增益，試驗獲得了圓滿成功。 -
國產組合動力發動機首飛成功，我國空天飛機就靠它
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