中国的超燃冲压玩得出神入化了

晨枫

亚燃冲压不难，超燃冲压才是难事，这事常识。但高超飞行需要超燃冲压，否则阻力太大。
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超燃冲压的难点就在“超”。燃烧的热量推动空气膨胀，膨胀以压力波的速度传递，压力波的传递速度是音速。所以亚音速燃烧时，火焰扩散和热量积聚的速度低于空气膨胀速度，火焰维持稳定燃烧。燃烧速度超过音速的话，空气来不及膨胀，火焰扩散带来的热量积聚扩散不出去，最后就是爆炸了。超燃冲压的难点正在于又要超音速燃烧，又要避免爆炸。

超燃冲压需要用额外的手段把受到音速限制的空气膨胀波“拉走”，避免热量过度急剧和爆炸，但技术复杂，操作上的容错空间很小，启动和变速困难。

亚燃冲压正好相反，技术简单，容错空间大，启动和变速相对容易，只是在高超的速度下，阻力太大。

2月14日，《南华早报》报导，国防科大一个马力昆（音译）团队在《固体火箭技术学报》上发表论文，成功地在地面试验台模拟在25公里高度、M6条件下用硼粉末燃料实现亚燃燃烧，燃烧效率高达79%，大约两倍于同样条件下的超燃冲压。

团队是在研究超燃冲压的过程中，发现亚燃冲压的燃烧效率更高。硼燃料是高能燃料，遇到空气的时候会自燃，所以没有点火问题，也因此成为固态燃料中的佼佼者。团队发现，粉末喷射时形成激波，激波对进气有减速作用。将粉末的喷射位置向更靠近进气口的位置移动，激波位置提前，在激波后点火，超燃就变成了亚燃，混合和燃烧的时间更长，燃烧更充分，燃烧温度更高。团队成功地在亚燃和超燃之间实现转换。
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亚燃冲压不能最终解决高超飞行时阻力激增的问题，真正的高超巡航还是需要超燃冲压。但M5-6恰好是高超的过渡期，既可以用亚燃冲压实现，但已经触及速度的天花板了；也可以用超燃冲压实现，但有启动和操作弹性的问题。团队结果证明了在25公里高度（高超的典型飞行高度）、M6（高超的关键过渡阶段）可以顺利地在亚燃和超燃之间转换。也就是说，解决了顺利从高度超音速（high supersonic，M3-5）向高超音速（hypersonic，>M6）加速的关键技术。当然，这也是从高超音速向高度超音速减速的关键技术。也就是说，完成了高超音速飞机的关键技术。
* ]8 C5 ~1 p$ r, h3 x0 }% D
& Z. ?3 u+ }) ]* P4 r! f超燃冲压需要达到M5-6才能点火。高超音速导弹可以用火箭助推到超燃冲压的点火速度，回避从低速加速到超燃冲压点火速度的问题，更是不存在从高超受控减速而且保持动力飞行的问题，但高超音速飞机有这个问题。
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( A9 i; ]# e2 x' g3 |* c$ Y美国还在火箭助推的高超滑翔技术路线上跌跌撞撞，中国已经在突破高超音速飞机的关键技术了。
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高超音速战斗机的意义不大，但高超音速轰炸机意义就大了，从高超音速轰炸机投放的无动力炸弹也是高超音速的，相当于用飞机助推的高超滑翔弹，重量和尺寸小得多，成本比用火箭助推低得多，使用上也灵活得多，军事意义非凡。

即使不到高超音速轰炸机的程度，高超音速巡航导弹也是有巨大意义的。高超音速巡航导弹不需要全程高超音速，在巡航段用效率更高的高度超音速飞行，在冲刺段才转入高超音速突防，就像反舰导弹用亚音速巡航、超音速冲刺一样，在射程和突防之间达到较好的平衡。
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, E+ k+ @- I3 }) q& ~: H高超与激波是孪生关系，激波控制是高超飞行的关键。音障、热障都是激波造成的，但玩好了，激波也可以成为减阻、增升、热管理、燃烧控制的关键。中国已经把激波控制玩得出神入化了。

征久仁

中国现在的轰6K和预期中的红色B52，红色B2/B21都是追赶，还在轰炸机的必然王国里。
. {, a, H5 `$ \4 d1 C2 E: D  P如果真能搞定高超音速轰炸，不管是有人还是无人，中国的轰炸机就真的进入自由王国了。

hellotojinge

征久仁 发表于 2023-2-15 22:03
7 b6 R1 J  \7 h5 x& F" o中国现在的轰6K和预期中的红色B52，红色B2/B21都是追赶，还在轰炸机的必然王国里。
% |: R' M: O- B( M, s8 `$ v如果真能搞定高超音速轰 ...

用硼做燃料？也就用在武器上，用于飞机是否合适？

赫然

hellotojinge 发表于 2023-2-16 05:36
用硼做燃料？也就用在武器上，用于飞机是否合适？

俺直接联想到当年德国那烧煤的战斗机。。。用的就是煤粉。。。

蓦然回首

晨大认为这两天出现在哈尔滨和东海上空的一串儿速度特别快的亮点儿，会是兔子装了超燃冲压发动机的某种航空器吗？

晨枫

hellotojinge 发表于 2023-2-16 04:36
用硼做燃料？也就用在武器上，用于飞机是否合适？

$ b0 R( N: b8 [* J" \" }无人机的话，没有什么不合适的

晨枫

蓦然回首 发表于 2023-2-17 05:09
晨大认为这两天出现在哈尔滨和东海上空的一串儿速度特别快的亮点儿，会是兔子装了超燃冲压发动机的某种航空 ...

6 v. @( h2 |- g# q5 W3 `7 E这个真不知道

晨枫

赫然 发表于 2023-2-16 07:59
俺直接联想到当年德国那烧煤的战斗机。。。用的就是煤粉。。。

烧的是烟煤还是无烟煤？

赫然

晨枫 发表于 2023-2-17 09:53
3 b7 z& Y- F' o; p* k烧的是烟煤还是无烟煤？

1 @7 U* ]1 Y* W- q  x: a1 D0 m, M都是鲁尔区地下挖出来的纯正油纸包煤。。。那时候德国也只有这个了。。。

忘了说了，这烧煤的，可是正经喷气式发动机哦。。。绝对不是锅炉！！！

赫然

晨枫 发表于 2023-2-17 09:53
烧的是烟煤还是无烟煤？

Lippisch P.13A

引擎试车成功过的，只不过飞机没有造出来飞上天。最后设计团队并入Conair，现在在为领导们的头发服务。。。。

晨枫

赫然 发表于 2023-2-17 15:04
Lippisch P.13A
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. Z$ d* c4 u1 C" s& G9 Y引擎试车成功过的，只不过飞机没有造出来飞上天。最后设计团队并入Conair，现在在为领导 ...

德国佬真疯狂

togo

想起了三体里写的，人类搞燃料火箭，永远达不到光速飞行。所以章北海把燃料火箭的科学家都谋杀了。为了彻底改变科研方向，搞曲率飞船，光速飞行。