風中一刀:我軍高超音速導彈速度可飆升4倍 — 超燃沖壓發動機技術已領跑世界 |2020-07-17
我國又一項技術取得重大突破,一舉打破美國創下的世界紀錄,持續時間超過美國3倍。
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高超音速導彈已經成為各國主要的研究對象,因為其速度快、突防能力強等優勢,受到各國重視。但是發展這種武器的難度非常高,不僅需要承受高溫的材料、高速狀態下能夠正常工作的制導系統,還需要推力相當強大的發動機,正是因為這款武器對各項核心技術要求極高,很多國家即使想研發也無從下手。其中難度最高的無疑是發動機技術,現有的發動機想讓導彈達到5馬赫的速度已經非常困難了,如果要到20馬赫,難度更是連升幾級。
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不過,這一問題并沒有難住我國科學家。
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我國科學家一舉打破美國保持的世界紀錄
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我國科學家進行的過超燃沖壓發動機的試驗,該發動機連續工作了600秒一舉打破了此前美國保持的世界紀錄,美國波音公司生產的X-51發動機當時的數據為210秒,我國幾乎達到了美國的3倍,美國這回根本無力追趕。
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天下武功唯快不破,武器裝備也是如此,只要導彈速度夠快,對方就無法攔截。
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導彈加裝超燃沖壓發動機之后,就能獲得十分巨大的推力。

超聲速燃燒沖壓式發動機,簡稱超燃沖壓發動機,可以在攀升過程中從大氣里獲取氧氣。放棄攜帶氧化劑,從飛行中獲取氧氣,節省重量,就意味著在消耗相同質量推進劑的條件下,超燃沖壓發動機能夠產生4倍于火箭的推力。

超燃沖壓發動機運用到武器中有何意義?
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高超音速導彈根據其飛行速度被分為不同等級,低于10馬赫的僅屬于戰術級別,其研發難度并沒有那么大,因此現在各國主要的研制成果基本都集中在這個速度范圍,還沒有國家研制出超過20馬赫的武器。就連在該領域處于領先地位的俄羅斯都達不到,他們也僅能靠彈道導彈將彈頭送到太空中,讓其在返回過程中逐漸達到最大速度,因此,這種導彈只有在飛行末端才能達到20馬赫的速度。
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許多人可能會問,為什么超燃沖壓發動機工作時間如此重要?
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這是它的工作原理決定的,所謂超燃沖壓發動機是超音速燃燒沖壓發動機,高速氣流不經減速直接沖進燃燒室,然后與燃料混合燃燒。這樣做優點就是能提高載體運動速度,超燃沖壓發動機被認為是高超聲飛行器最佳發動機。不過它的缺點就是超音速燃燒實現起來難度非常大,美國人曾經這樣描述難度“(超燃沖壓發動機)如同在颶風之中點燃一根火柴,還要它穩定持續燃燒”。因此工作時間就成為超燃沖壓發動機最關鍵指標。
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噴氣發動機火焰發生器布置在燃燒室表面,在低速情況下保持穩定持續燃燒并不困難。但是高超音速飛行器速度一般在5赫以上,這樣設計已經很難滿足要求。美國采取辦法就是引入坑式火焰發生器,避開高速氣流,從而增加了發動機工作時間。
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不過美國超燃沖壓發動機是單坑式,抗擊氣流能力比較有限,相應超燃沖壓發動機工作時間也難以繼續提高。中國技術人員創造性引入了串聯雙坑方案,有效增強了燃燒室抗擊高速氣流沖擊的能力,持續工作時間得到迅速提高,一舉跨過600秒大關,實現穩定工作10分鐘。
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按照國內外相關行業普遍觀點,超燃沖壓發動機穩定工作超過5分鐘標志即具備工程運用能力,能夠做為巡航導彈等飛行器的發動機。國產超燃沖壓發動機穩定工作達到10分鐘,標志著國產高超音速巡航導彈動力系統已經被攻克,導彈問世指日可待。
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一般認為高超音速巡航導彈起步速度為5馬赫,按照這個標準,國產超燃沖壓發動機工作10分鐘,已經可以讓導彈飛行距離1000公里。超燃沖壓發動機不能自啟動工作,需要固體火箭發動機加速到工作速度,另外發動機關機的時候,導彈具備極高速度,動能非常大,依靠慣性還能滑翔一段距離。
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外界普遍認為國產高超音速巡航導彈射程應該能達到或者超過1500公里,即便考慮到空氣阻力等方面因素,導彈著地瞬間速度也會達到4馬赫左右。這樣高的速度已經可以不用戰斗部,自身動能就有巨大的威力,直接撞擊就能摧毀或者重創目標。導彈也可以鉆入地下攻擊目標或者穿透具備堅固防護的目標。由于導彈不需要戰斗部,能夠減少體積和重量。
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高超音速巡航導彈速度快,超過5馬赫,加上飛行高度在臨空間,恰好處于防空、反導系統之間的空白區域。一般防空導彈難以打到,而反導攔截彈又無法攔截,突防能力強。
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由于速度快,射程遠,適合打擊時間敏感性目標,例如航母編隊、導彈發射車。高超音速巡航導彈飛行1000公里只需要10分鐘左右,這個時間之內目標難以移動較多距離,導彈可以迅速抵達預定區域攻擊目標。另外高超音速巡航導彈還能夠攜帶巡飛彈這樣智能化彈藥,在目標區域上空長時間停留,進行持續壓制。
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隨著我國超燃沖壓發動機取得驚人的進步,我國在相關領域的技術也更加成熟,一旦我們將這一技術成功應用到導彈上,研究出速度超過20馬赫的導彈也不再是夢想,到那時,美國的任何軍事目標都將成為活靶子。
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