前不久,航空学会公布了第三届冯如奖获得者王振国同志的先进事迹,其中提到他在超燃冲压发动机的研制之中成绩突出,从而为国产高超声速飞行器的发展打下了坚实的基础。
需要指出的是王振国同志的成果和我们熟悉的WU-14高超声速飞行器是有区别的,他的成果出来应该是一种高超声速巡航导弹,而WU-14应该是一种火箭助推-滑翔飞行器,高超声速巡航导弹的研制将会有力提高我军远程、快速打击能力。
目前超音速巡航导弹采用的冲压发动机是亚燃冲压发动机,也就是说气流需要减速之后才进入燃烧室燃烧,在这个过程中由于气动做功,会影响发动机的效率,所以亚燃冲压发动机的速度一般在M6以下,考虑到工程方面的限制,实际上还要低,一般现在超音速巡航导弹的速度在M2-M4之间,如果再向上发展就需要超燃冲压发动机。
WU-14的高超音速滑翔载具
目前亚燃冲压发动机导弹的速度一般在M4以下
超燃冲压发动机的特点就是气流不经减速直接进入燃烧室燃烧,这样飞行器的速度就会直线上升,所以被认为是高超声飞行器最为理想的动力系统,不过超燃冲压发动机的困难也非常大,其中一个关键就是如何在高速的气流之中实现稳定的燃烧,美国人对此的说法“就如同在飓风之中点燃一根火柴,并让其稳定的燃烧”,所以才会有实现超燃冲压发动机自主飞行这个关键词,这表明国产超燃冲压发动机在试飞之中成功的进入了超燃冲压状态,并且保持了一段时间,这对于国产超燃冲压发动机来说是一个历史性的突破,目前超燃冲压发动机工作时间最长的应该是美国的X-51A,它的SJY61超燃冲压发动机在首次试飞之中工作了140秒(2.5分钟),速度为M5左右。
美国早期披露的X-51A高超音速试验飞行器美国早期披露的X-51A高超音速试验飞行器
X-51也采用了航空煤油作为燃烧
同时文中提到超燃冲压发动机采用了航空煤油冷却,表明它采用了燃料应该是航空煤油,航空煤油是现代喷气发动机的常规燃料,它具有廉价、容易保存等优点,在M4以下具有足够的稳定性及高的比冲,不过随着速度的增加,它的比冲就会大幅度下降,当超过M8以上的时候,就无法给超燃冲压发动机来使用,需要用液氢作为燃料,但是不容易保存和运输,所以国产超燃冲压发动机如果采用航空煤油作为燃料的话,那么它的速度应该在M5-6之间,美国的X-51也采用了JP-7航空煤油,并且采用乙烯助燃。
由于飞行器高速飞行加上发动机工作,所以超燃发动机内部的温度非常高,因此需要必要的冷却手段,以保持发动机燃烧室壁温度不会过高,所以国产超燃冲压发动机采用了航空煤油作为冷却剂,也就是说航空煤油能够在发动机壁面里面流动,以吸收热量,防止发动机过热,这个技术实际上是为了让发动机能够长时间工作。