高超声速冲压发动机突破时间极限
从那以后,美国军方和昆士兰大学在几个项目上进行了合作。虽然在迄今为止进行的所有测试中,所有发动机的工作时间都只有几秒钟,但研究人员已经取得了重大技术突破。
2004年,美国国家航空航天局的无人驾驶X-43A验证机达到了9.6倍音速,创下了喷气式飞机的速度纪录。是超音速冲压发动机工作了10秒,才让它达到这个速度。在去年夏天澳大利亚HyCause项目(HyShot的后续项目)的研究人员进行的一项实验中,试验机的速度达到了10倍音速,但超音速冲压发动机只工作了3秒。
超音速冲压发动机只要能工作几分钟,就足以驱动高超音速远程导弹,这是美军的最低目标。
但要进入实用阶段,即由飞行员携带有效载荷在跑道上起降,超声速冲压发动机的工作时间需要更长,这是X-51A试飞项目的目标。
迄今为止,X-1发动机经受住了其他超音速发动机从未面临过的恶劣环境。X-1由钢镍合金制成,可承受1150摄氏度的高温,前边缘覆盖有可承受更高温度的碳纤维网。
然而,即使这样仍然无法满足发动机工作时的高温环境,因此项目人员借用了火箭设计师通常用于循环燃料的技术——燃料在进入燃烧室之前,先在发动机壳体内的管道中循环。这不仅降低了燃烧室的温度,还可以对燃油进行预处理,使其变成高温蒸汽,从而使燃油增加10%。
X-51A项目的目标是让超音速冲压发动机连续工作五分钟,因为飞机油箱里的燃料只够发动机工作这么长时间。如果能达到5分钟的目标,那么只要更换更大的油箱,发动机的工作时间就可以轻松提高到1小时甚至更长。
X-1已经不在技术研发阶段。基于X-1的下一代发动机已经在PWR位于美国佛罗里达州的工厂制造完成。
幸运的话,X-51A将在明年打破现有超音速冲压喷气飞机的所有记录。按照压水堆项目人员的试飞理念,X-51A可能在5分钟内加速到6倍音速。最后飞机坠入太平洋,岸上的工程师通过遥测安全取回了所有数据。
试飞也将标志着一个伟大的时刻:超音速冲压发动机已经从实验室中的短暂技术变成了实用工具。“这是一架飞机。”伯杰说,“而不是仅仅把超音速冲压发动机绑在什么东西上,看着它点火后能飞到哪里。”在飞机上使用比作为武器使用要复杂得多。我们需要制造能够自由飞行、大小合适的飞行工具。"