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12月17日,凌空天行旗下的“筋斗云-400”高速冲压发动机试飞取得圆满成功。该款发动机推力高达400公斤以上,能在2万米高空实现4倍音速飞行,无论是商业民用还是军事装备,筋斗云400发动机都大有一番用途。
这是国内首家民企研制的高速冲突发动机,日后将计划搭载于“云行”系列超音速飞机上。若相关研发顺利,今后国际跨洲航班的飞行时长将被大幅缩短,从北京到纽约甚至仅需要3个小时,未来预计将形成一个万亿级市场。
民营企业能取得如此显著的成就,无疑是令人欣慰的。从中我们也可以直观感受到中国发动机近些年的卓越进步,在短短二三十年间,中国航天工业究竟发生了怎样翻天覆地的变化?
民营企业的壮举
筋斗云400长度不超3米,直径0.3米,推力可达400公斤,是一款缩比例技术验证机,采取了特殊的爆震燃烧技术。
在试飞过程中,火箭拉载着筋斗云400发动机拔地而起,短短40秒便达到了4马赫的飞行速度,同时释放了飞行器。筋斗云400立刻点火,并在180秒后平稳降落在相隔发射点100千米外的预定区域。至此,筋斗云400高速冲压发动机首飞过程取得圆满成功。
想了解筋斗云400,我们就必须明白它基本的工作原理。传统喷气发动机是通过均匀燃烧燃料来释放能量,但筋斗云发动机却是采用“爆震燃烧”的技术路线。该技术产生的爆震波能让燃料瞬间以更为猛烈高效的方式爆发能量,从而立刻产生更强劲的推动力。
筋斗云发动机内部的旋转燃烧室,能让爆震波的推力变得调节可控,让燃烧过程持续不断。该设计在提升热效率的同时,还能增加推力密度,简单理解就是用更高效的燃烧效率,换来更强大的推力。并且从外观来看,整个发动机结构也十分紧凑,可谓简洁轻巧。
根据数据分析,筋斗云400能在距离地表2万米的临近空间上,以5000公里的时速极速飞行。它所表现出来的优异性能简直令人惊叹,测试消息公布后,国内网友纷纷将其与美军的黑鸟侦察机作对比,甚至称其为“中国版黑鸟”。
所谓黑鸟就是美国SR-71喷气式远程高空高速侦察机,它的侦察高度达到2.4万米,最快速度3.3马赫,航程5900千米,是目前全球速度最快的高速侦察机。
早在1966年,美军就正式装备了SR-71侦察机,这款侦察机曾无数次掠过亚欧、拉丁美洲国家的空域。当时许多国家的防空导弹甚至都没有SR-71速度快,只能眼睁睁看着SR-71在本国空域耀武扬威,而又束手无策。
毫无疑问,筋斗云400正式投用后,SR-71世界最快侦察机的头衔恐怕就要易主了。筋斗云400的最快时速达到了近4马赫,这样一款动力强劲、外形轻盈的发动机,无论将其装在侦察机还是高超音速导弹上都是如虎添翼,加上超高轻量化带来的巨大设计自由度,筋斗云发动机的未来应用前景是不可限量的。
在军事用途上,筋斗云400能为大型超音速导弹提供巨大助力,使其在发射后可立刻加速至超音速。依靠4马赫高速飞行能力,极大提升导弹的快速突防能力,甚至能做到无视敌军防空拦截系统。要知道目前全球的低端防空武器,是根本打不到4马赫导弹目标的。
也有一些军迷猜想,目前国内万众瞩目的轰20能否搭载筋斗云爆震发动机?理论而言,这种可能性的确存在,毕竟国家至今仍尚未公布轰20的具体细节。
从气动布局分析,轰20作为高压音速隐身机型,与筋斗云性能是十分搭配的。二者强强联手,完全可以打造出一架远航程、大载荷的高超音速战略轰炸机。如若该设想实现,中国在战略轰炸机领域的成就将迅速与美国齐平,甚至有可能完成超越。
在民用领域方面,筋斗云发动机的特殊设计能助力其在空气稀薄的高空环境下稳定可靠的运行工作。本次试飞让凌空天行详细掌握了实飞数据,今后筋斗云发动机将全面从原理样机转入产品化,为云行系列超音速飞行的研制打下基础。
目前来看,全球超音速飞机共分为两条技术路线。第一是传统航空路线,遵循飞机发展思路,通过逐步抬高速度,从而突破声障实现超音速飞行,代表作有协和超音速飞机。该技术目前积累了大量成熟经验,但也存在速度上限难以突破的缺陷。
第二条则是航天路线,按照高超音速飞行器的思路,将高超音速飞行器降速为超音速飞行。但缺点是技术仍处于前期钻研,尚不成熟。
云行超音速飞机采取第二条技术路线,并在今年已经连续突破了气动布局、动力系统的一系列阻碍,跨越了最艰巨的技术难点。按照凌空天行计划,云行系列飞机有望最早在2026年完成首飞,并进行临近空间超音速飞行考核。
临近空间高速飞行被公认为是目前全球最前沿的领域之一,完成相应的技术突破后,它能以4倍现有运输速度的时速完成运输。粗略估计未来十年间,该领域就极有可能发展为万亿级别市场,目前全球各大科技企业均争相布局。
中国航空技术新突破
查阅资料得知,凌空天行成立于2017年,专攻高超音速飞行技术及相关服务,致力于解决商业航天高成本发射问题,面向全球客户提供高性价比、稳定可靠的航天运输服务。公司的经营范围还包括火箭研发制造、发动机研制、民用航空零部件设计生产等等。
眼下凌空天行已经在成都未来科技城,建造出全国总部以及高超音速飞行器的研发基地。建筑面积高达7.2万平方米,总投资近50亿。完工后,凌空天行将在成都打造出高超音速飞行器材料、电气、软件等核心设备的一体化布局,成为领先全国的行业龙头。
凌空天行在短短6年时间内,迅速建立齐了自身在临近空间领域的技术壁垒,并打造出一条低成本的供应链体系。如今公司年收入的复合增长率高达200%,无愧于国企之光的美誉。
民营企业表现出色,国家近些年在航空发动机技术的成就更是令人瞩目。比如大涵道比发动机的标杆之作涡扇20,推力达到16.5吨,四台同时装载于运20上时,总推力更是高达66吨,能完美满足大型运输机的庞大动力需求。同时涡扇20凭借优秀的推力和节能特性,在国际上好评如潮。中国也一跃成为继美俄英法后,全球第五个掌握该技术的国家。
再比如在战斗机领域大放异彩的涡扇15,最大推力达到161千牛,推重比介于9.7~10.8之间,数据水平处于国际领先水准。我国还为其搭载第三代单晶涡轮叶片材料,进一步提升其稳定可靠性,让战斗机的机动性得到大幅提升。换装涡扇15的歼20,直接拥有了竞争世界最强五代机的资格。
国产航空发动机,有朝一日必将站在世界潮头之上!
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