解决超燃冲压发动机最大难题,助力国产高超音速巡航导弹的崛起

解决超燃冲压发动机最大难题,助力国产高超音速巡航导弹的崛起

首页角色扮演超燃崛起更新时间:2024-04-27

世人皆知,高超音速飞行器,不仅仅是中美俄三大军事强国孜孜不倦追求的技术;还是欧日印韩等国想要装备的武器。

而高超音速飞行器大致可以分为两种:

第一种就是属于弹道导弹模式的飞行器,主要由弹道导弹将其送入外太空,然后滑翔弹头进行高超音速飞行。

像“我国的东风-17、俄罗斯的先锋、美国陆军在研的暗鹰、海军在研的常规快速打击武器系统”就可以归于此类。

另一种就算是巡航导弹类别的飞行器,其主要在大气层内进行高超音速飞行。

如今也就只有俄罗斯锆石反舰导弹,美国早些时期研发的X-51A,近年来开发的HAWC也属于这一种。

不过,美俄都先将目光聚焦在吸气式高超音速巡航导弹的研发上。这也就意味着,这类型的高超音速导弹拥有着令美俄两国着迷的性能,使得两国将研发重点放到高超音速巡航导弹上去。

虽说两国起步较早,也都分别拿出了相应的产品,从先期的工作进度来看,明显是美国更领先一些。

不过到最后,俄罗斯来了个反超,先于美国装备了锆石高超音速反舰导弹,而美国研究了数年的型号只能被迫下马。

从美国的相关研究和试验来看,安装超燃冲压发动机的高超音速巡航导弹的技术难点比较高,不容易被解决。其中的研发难点,自然就在于超燃冲压发动机。

对于高超音速巡航导弹而言,其要求超燃冲压发动机拥有较长的工作时间以及极高的稳定性,唯有此举方可增加导弹的射程以及飞行速度。

既然研究、试飞了多年的美国都未能装备高超音速巡航导弹,那就可以说明:美国一直都没有解决超燃冲压发动机相关的技术难点。

据资料显示:超燃冲压发动机的难点主要由有这几个。

其一:就是当超燃冲压发动机在启动、加速、巡航的过程中,燃烧室需要经历点火、冷热油切换等在瞬间完成的步骤。

其二:当导弹在不同速度和不同高度飞行时,超燃冲压发动机需要在不同的燃烧状态下来回转换,就容易出现火焰熄灭、闪回、燃烧震荡等瞬间变化的现象。

在两种瞬变过程中,就容易出现影响发动机继续燃烧的因素。进而影响超燃冲压发动机燃烧的稳定性,所以其工作时间就比较短,可靠性也不高,最终导致高超音速巡航导弹的射程较短,无法用于实战。

美国在上世纪研发的X-51A高超音速巡航导弹的失败点主要是“在乙烯燃料点火后,切换至JP-7燃料时导致燃烧失控致使进气道堵塞,故致使最后的试验失败。

所以说,当X-51A高超音速巡航导弹项目失败后,美国的高超音速导弹项目自然就停下来了。

乃至今日,当俄罗斯的锆石高超音速巡航导弹服役后,美国依旧没有类似的导弹服役。可见,在高超音速巡航导弹的开发上,俄罗斯算是反超了美国,扳回一局。

说过了美俄两国的高超音速巡航导弹,同样作为军事强国的我国,也没有放松对超燃冲压发动机的研究。

据报道称:前不久传出来一个好消息,我国的相关单位人员刻苦钻研了超燃冲压发动机燃烧瞬变的过程这一世界性的难题。

通过设计出相关的物理和数学模型,解决了超燃冲压发动机在不同速度不同高度上工作时容易出现的回火、熄灭等问题。增加了超燃冲压发动机的运行时间,提高了燃烧的稳定性。

换言之,这就相当于搞定了超燃冲压发动机最大的难点。既然影响超燃冲压发动机稳定运行的最大技术难点被解决以后,那么制造出来的发动机的稳定性就提升较大,同时运行时间也增加了不少。

自此,用上了超燃冲压发动机以后,就可以研制出高性能远射程的高超音速巡航导弹。当然了该巡航导弹并不是像锆石那样的半成品,而是成熟的产品。

由于锆石反舰导弹的超燃冲压发动机工作比较短,仅有数百秒,从而也限制了其最大射程。

毕竟锆石高超音速巡航导弹在试飞时,飞行了1000千米,用的总飞行时间为4.5分钟。就算是全程超燃冲压都在运行,那其所安装的超燃冲压发动机的运行时间也就只有270秒。

而在未解决燃烧问题之前,超燃冲压发动机的工作时间在200秒~400秒之间。270秒的工作时间,也算是达到中间的水准了。

所以说,用半成品来形容锆石高超音速巡航导弹还是挺合适的。

然而当我国解决超燃冲压发动机的燃烧不稳定问题之后,就可以大大增加其工作时间,进一步延长高超音速飞行器的射程。

在2020年,我国已经研制出来了工作时间为600秒的超燃冲压发动机。当然了,这是在陆地高空台试验获得的数据。即使如此,这个运行时间也要远远领先于美俄两国。

对于高超音速巡航导弹而言,其发动机工作时间越长,射程就越远,毕竟其秒速是高达5马赫以上的。像锆石高超音速巡航导弹用了4.5分钟,就飞行了1000千米,秒速高达8马赫。

倘若其所用的超燃冲压发动机的工作时长达到十分钟,那射程就可以接近2000千米,基本上就提升了一倍。

所以说,超燃冲压发动机的性能就决定了一型高超音速巡航导弹的性能。

当我国科研人员解决超燃冲压发动机运行时间短的问题之后,就可以研制出射程较远的高超音速巡航导弹,将其用于制造反舰导弹和攻陆巡航导弹在合适不过了。

如今,我国已经装备了东风-17滑翔式高超音速导弹,再装备高超音速巡航导弹后,可真的是齐全了。

其中东风-17主要用于打击陆地的固定目标,如:周边的远程预警雷达站、空军基地、海军基地、指挥中心、后勤补给点、弹药库、油料库、防空阵地等等。

而高超音速巡航导弹主要用于取代鹰击-18、鹰击-12这两款反舰导弹。尽管鹰击-18和鹰击-12在末段飞行时的速度也在3马赫~4马赫之间,但是依旧存在被拦截的概率。

主要就是美海军航母打击群拥有CEC协同作战能力,用E-2D预警机引导标准-6防空导弹,还是可以实现在超视距外拦截处于巡航中段的反舰导弹。

处在这个飞行阶段的反舰导弹往往弹道比较固定,且飞行速度慢,飞行高度也不是太低,比较容易被拦截,这就是如今反舰巡航导弹的最大弊端。

而高超音速巡航导弹就不同了,其飞行速度相当快,五六分钟的时间即可以飞行将近2000千米。在攻击敌方舰艇时,留给它的反应时间也就只有几分钟而已。

再去掉敌方雷达发现的时间,防空系统准备拦截的时间,拦截弹的飞行时间后;也就不剩多少了。在这个时间内,敌舰顶多也就只能再组织一次拦截。

由此可见,高超音速巡航导弹突破敌方防空网络的法宝唯有依靠极速而已。

当然,这也有诸多弊端,在极高的飞行速度下,这就说明其飞行轨迹比较固定。

毕竟在以极速飞行时,倘若再进行大幅度的机动规避动作。那在惯性的作用下有可能由于弹体材料的强度不支,致使其出现断裂的情况。

在高超音速巡航导弹无法进行大角度机动时的情况下,敌方的防空系统将其拦截下来就比较容易。

毕竟这是个相遇问题,只要拦截弹在预定的时间到达高超音速导弹飞行的轨迹上即可,随后两者就会相撞。

所以说,弹道比较固定的巡航导弹被拦截的概率还是很高的,即便它的飞行速度极快。

为了提高高超音速巡航导弹的突防概率,也就只有让其飞到30千米以上的高空才行。毕竟现役防空导弹的最大射高都在30千米以下,反导拦截弹的最低射高远30千米。

可见30千米的高度基本上就是各类防空系统的盲区,也比较容易实现突防。

像锆石高超音速巡航导弹的飞行高度仅有28千米,这还是在众多防空导弹的射高以外的。

当我国的高超音速巡航导弹服役之后,其性能自然是要比锆石要强的,主要的优势就体现在射程上,谁让我国科研人员解决了超燃冲压发动机的最大技术难题呢。

然后在将其飞行高度设定在30千米以上,极速加加高空,就可以显著提高其突防概率。用于反舰导弹的技术时,不仅仅可以提高导弹的射程,更可以提高其突防概率。

当然了,突破超燃冲压发动机的技术瓶颈之后,可不仅仅只能将其用于反舰导弹。将格局放大一些,是否可以用于空空导弹、攻陆巡航导弹、高超音速战斗机的发动机。

总而言之,只要突破了超燃冲压发动机的技术难题,那后续的应用领域还是比较广泛的。(图源网络,侵删)

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