Aerojet Rocketdyne 实现超音速喷气发动机13000磅推力输出新纪录

Aerojet Rocketdyne公司和美国空军研究实验室(AFRL)实现了超音速喷气发动机新的推力输出新纪录,它可以为高超音速飞行提供动力。经过一年的地面测试,该发动机在各种高超音速飞行条件下能够持续燃烧一个多小时,产生13000磅的推力。

高超音速技术被认为是21世纪战争中伟大的游戏规则改变者之一。就像超音速飞行使以前所有的战机和防空系统一夜之间全部报废一样,它能够驱动以超过5倍音速飞行的飞机和导弹,防御方同样需要在雷达、数据处理、防空系统,甚至人工智能方面有巨大的进步才能对抗。

然而,一个重大的挑战是找到一种方法,使飞行器保持超音速。目前,大多数测试飞行器实际上是高超音速滑翔机,从高空的母舰上落下,然后通过火箭或进入俯冲来积蓄速度,加速到5马赫(3709英里/小时,5969公里/小时)以上。对于测试项目来说,这很好,但对于一些实用的东西来说,滑翔有其局限性–其中最重要的是受限的范围和无法在较低的高度上操作。

AFRL-Aerojet Rocketdyne团队维持飞行的方法是使用冲压式喷气机。十年前,他们用空军的X-51A “独行侠 “飞机制作了第一架以碳氢化合物为燃料并冷却的喷气式超音速飞行试验。现在,他们正在研制18英尺(5.5米)长的第3代版本,它可以将体积是X-51的10倍的飞行器推进到高超音速。据称,新的发动机以较低的价格提高了性能。

冲撞式喷气发动机本质上是一种设计为以更高速度运行的冲压式喷气发动机。在传统的喷气式发动机中,燃料与空气混合后被一系列涡轮叶片压缩并点燃。简而言之,冲压式喷气机是一个空心管,空气被飞行器的前行速度而不是涡轮压缩,这意味着发动机在工作前必须以超音速飞行。

但是,进入冲压式喷气机的空气必须被减速到亚音速。而在冲压式喷气机中,空气只需减速到超音速,这样就能以更大的加速度和更低的发动机温度工作,不过它仍然需要先进的冷却系统来避免热损伤。这样做的好处是,冲压式喷气机基本上就是一个火箭发动机,不需要携带氧气一起飞行,只需要携带燃料,这使它的比冲力或者说效率要比火箭高一个数量级。

最近AFRL-Aerojet Rocketdyne scramjet发动机的试验是在田纳西州阿诺德空军基地.的阿诺德工程发展综合体(AEDC)空气动力和推进试验装置(APTU)进行的。该发动机是作为空军中规模关键部件(MSCC)计划的一部分而开发的。

“AEDC和APTU设施一直很自豪地在这个具有挑战性和有价值的测试项目上进行合作,”AEDC高超音速系统测试分部的运营总监和地面测试团队科长Kirk Butler说。”测试团队扛过了COVID-19的约束、共享基础资源和硬件限制,使测试取得成功。此次测试所获得的知识将被研究多年,并将推动未来的设计。”

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