冲压发动机:一百年的动力梦想_6

2019-11-17 14:25

  超声速燃烧冲压式发动机,简称超燃冲压发动机,可以在攀升过程中从大气里攫取氧气。放弃携带氧化剂,从飞行中获取氧气,节省重量,就意味着在消耗相同质量推进剂的条件下,超燃冲压发动机能够产生4倍于火箭的推力。

  从1913年法国工程师雷纳劳伦提出冲压发动机概念,人类已经在这条与速度赛跑的路上前行了整整一百年。

  超高速飞行梦

  从想象变为现实

  冲压发动机是冲压空气喷气发动机的简称,它利用迎面气流进入发动机后减速增压,再进入燃烧室与燃料混合燃烧,产生高温高压燃气经尾喷管膨胀加速后排除,从而产生推力。北京动力机械研究所所长刘振德说,这种动力装置结构简单,而且超声速飞行时经济性好,且自身重量轻、推重比大。

  据刘振德介绍,在这一概念被雷纳提出后的20年间。最初,想法只停留在图纸上,很多有关冲压发动机的研究都只在人们的设想之中。

目前最重要的超燃冲压发动机计划还是美国的X-43,X-43的速度达到M7以上,高度3万米以上。

  直到1935年,法国工程师雷内莱杜克完成了世界上首次冲压发动机地面点火试验,证明了冲压发动机作为推进装置的可行性,那之后,德国、英国、美国以及前苏联等国都积极开展了相关理论和试验研究。上世纪40年代后期,美国大黄蜂计划、法国Leduc-010飞机等项目,都先后成功开展了冲压发动机飞行试验。刘振德说,到了50年代的时候,冲压发动机就开始进入工程应用阶段了。

  美国波马克-B地对空导弹、黄铜骑士舰空导弹、英国警犬地空导弹、海标枪舰空导弹、前苏联SA-4地空导弹等,这些都是采用马赫数在2.0至3.0之间的液体冲压发动机作为动力装置的导弹系统。

 HyShot是第一个成功地实现净推力的超燃冲压发动机。

  而在60年代的美国D-21高空高速无人机所采用冲压发动机上,这一飞行马赫数即已达到3.2以上,高度24千米。与此同时,美国开始进行超燃冲压发动机概念方案和部件试验等探索性研究。这一时期,整体式冲压发动机技术极大地促进了冲压发动机的发展和应用。刘振德说,而从80年代以来,超声速远程攻击导弹武器对冲压发动机提出了急迫的需求,一大批高性能冲压发动机被陆续研制,冲压发动机也进入了黄金发展期。

  据他介绍,而今的冲压发动机以高超声速导弹、空天飞机等为应用背景,高超声速冲压发动机成为研究热点,各世界强国竟相开展了超燃冲压发动机研究工作。

  中国冲压梦

  我们需要争气机

  我国冲压发动机事业在钱学森的倡导下,在1957年组建了冲压发动机研究室,也就是现在北京动力机械研究所的前身,那个时候开始,我国也启动了大量开创性的研究工作。

  刚刚来到单位,粱守槃教授在谈话中提到我国发展冲压发动机的意图,布置我们从试验设备入手开始研究。并告诉我们,搞冲压发动机是国防需要,是争气机,要为中国人民争气。可当时这一技术在国内还是空白,谁也没见过,更没学过。几天后在他的办公室,梁教授在一张纸上简单地画了一个原理图,这才让我们恍然大悟,也正是这张简图开启了我国冲压发动机研制之路。这段往事,一直深深刻在中国工程院院士、我国冲压发动机事业的主要开创者之一刘兴洲的记忆里。虽然后来到苏联留学学的是冲压发动机,但是由于保密,直到他毕业回国,也没看到冲压发动机的真实面目。

  谁也不会把最先进的东西给我们,创新不能靠别人。刘院士与大家一起做了大量开创性的研究工作,他主持翻译的《冲压发动机与火箭发动机原理》,成为当时我国冲压发动机研制的重要参考资料。

  经过老一辈创业者的不懈努力,我国于1960年实现了第一台冲压发动机的成功点火;1969年,我国首型冲压发动机取得飞行试验成功,使中国成功跨入世界上少数几个掌握冲压发动机技术的国家行列。

  在随后的几十年里,我国立足于自主研发,冲压发动机技术保持了与国际先进技术水平的同步。刘振德说。

  下一个百年

  没有最快,只有更快

  为纪念冲压发动机问世百年,全面展示我国冲压发动机事业发展历程中经历的巨大变化和取得的辉煌成就,9月4日,以纪念冲压发动机问世百年为主题的第四届冲压发动机技术交流会在北京召开。

  这是冲压发动机技术交流的一场国家级盛会。中国航天科工集团公司科技委副主任承文说。之所以称之为盛会,是因为在为期两天的技术交流会聚集了国内12家科研机构、10所高校的院士、专家和代表,大会还特为获得首届兴洲奖获奖者颁奖。

  承文表示:从2005年首次召开以来,冲压发动机技术交流会充分发挥技术交流主渠道的作用,为国内各高校、科研院所、军工单位实现大协作搭建了沟通合作的桥梁,为我国冲压发动机技术的发展作出了很大的贡献。未来,主办方中国航天科工集团公司科技委希望将这一盛会打造成为具有国际影响力的交流平台,促进科技创新和进步。

  从莱特兄弟发明飞机开始,人类就开始了与速度的赛跑,科学家从来都没有停止过追寻更快的速度。承文说,在冲压发动机技术踏上新的百年征程的今天,促进技术沟通和学术交流,推动我国航天动力技术持续创新和发展,无疑是对迅速成长起来的年轻一代冲压发动机专家的一种巨大的鼓舞和鞭策。

  名词解释

  冲压发动机

  冲压发动机(Ramjet,stovepipejet,athodyd)是喷气发动机的一种,它是利用高速气流在速度改变下产生的压力改变,达到气体压缩的目的原理来运作。冲压发动机本身没有活动的部分,气流从前端进气口进入发动机之后,利用涵道截面积的变化,让高速气流降低,并且提高气体压力。压缩过后的气体进入燃烧室,与燃料混合之后燃烧。世界上第一台冲压发动机在1913年由法国发明家雷纳劳伦(RenLorin)发明。

  兴洲奖

  兴洲奖是为纪念我国已故冲压发动机技术主要开创者之一刘兴洲院士而设立,旨在奖励在冲压发动机及其组合循环发动机科学研究方面取得较大成就的科学技术工作者。

  2013年9月,首届兴洲奖的五位获奖者马雪松、刘卫东、张香文、杨顺华、范学军、在第四届冲压发动机技术交流会上领奖。

分享到:
收藏