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发动机,号称是当代工业王冠上的明珠,是当今世界各种工业科技的集大成者,在人类工业发展至今数百年的时间里,能够独立研发和生产发动机的国家,依然凤毛麟角。特别是能够研发生产航空航天发动机的国家,更是屈指可数。不过,值得骄傲的是,我们的祖国正是这"屈指可数"的几个国家之一,而最近一条有关发动机的消息,让中国的航空航天发动机成为了舆论关注的焦点。

(结构复杂,技术先进的现代涡扇发动机)

西安航天动力研究所9月2 2日在官方公众号发布消息,公开宣布研制成功我国首款组合动力发动机。目前全球只有美国造出了组合发动机的样机并正在进行测试,而西安航天动力研究所公布的这条消息,标志着中国的组合发动机技术已经走在美国之前,或者说至少是并驾齐驱。

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(西安所研制的组合动力发动机在大漠戈壁上首飞成功;新式发动机为涡喷、超燃、火箭三种动力组合式的发动机)

所谓的"组合发动机"意思就是说,采用2种以上不同工作模式相组合的发动机,由于不同发动机在不同状态下的工作性能均不相同,因此组合发动机具备更宽泛的适应性,可以在更多不同工况条件下发挥最优的功效。目前美国正在研发的所谓变循环发动机,就是组合式发动机的一种,它采用了涡轮风扇发动机和涡轮喷气发动机组合的方式,在亚音速和超音速两种不同工作状态下都能取得最佳的工作效能。

(美式六代战斗机计划采用的变循环发动机,也是一种"组合"发动机)

不过和美国所开发的涡扇和涡喷简单组合的变循环发动机相比,我国的步子显然迈得更大。根据西安航天动力研究所的文章可知,我国最新试飞成功的组合发动机采用了三种动力组合的方式,即涡喷发动机、超燃冲压发动机和火箭发动机三种发动机混合作用,而由这三种动力组合而成的全新发动机相对于传统发动机具备颠覆时代的意义。

(某测试中的发动机)

涡喷、超燃、火箭这三种发动机的工作特点是完全不一样的,涡喷发动机是一种结构相对简单的喷气式发动机,拥有推力大、结构简单可靠的优点,但是相对而言推比较小,而且油耗偏高,在早期的第一、第二代喷气式战斗机上使用较多,目前的第三、第四、第五代战斗机则大多使用涡扇发动机,涡扇发动机最大的优势在于其相对省油,而且跨音速性能优越,更适合现代战斗机进行跨音速格斗作战。但是随着隐身技术的崛起,原先需要低空高速突防的战术已经过时,未来战斗机由于普遍采用隐身技术,低空突防性能不再是优先指标,反而需要从更高的空域居高临下对敌方地面、水面目标实施打击,因此更适合高空高速飞行的涡喷发动机反而呈现复兴的趋势。

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(其实人类很早就开发过组合发动机,只是由于技术水平不足,并未获得成功)

除此以外,目前中美俄三国都在加紧研发的高超音速飞行技术已经获得较大发展,目前中美俄三国都已经成功测试了自己的高超音速武器系统,而超燃冲压发动机是作为高超音速武器性能最优的一款发动机。超燃发动机全称为"超音速燃烧冲压式发动机",这种发动机是专门在超音速条件下,利用超燃效能推进飞行器的发动机,这种发动机在工作时可以产生比同体积火箭大4倍的推进功率,因此是高超音速武器最理想的动力装置。

(目前已经列装167、136舰,并且被轰-6J挂着去东南巡航的鹰击-12导弹,就是采用的火箭+冲压发动机的组合,不过鹰击-12这种不算"组合"发动机)

中国新式组合发动机的三种动力系统中,火箭发动机相对比较成熟,因为这种发动机自带氧化剂,不需要从大气中汲取氧气,因此可以在大气层外使用。如今涡喷、超燃、火箭三种发动机的组合,很显然说明西安航天本次成功开发的绝非一款简单的战斗机发动机。因为战斗机不可能考虑在太空作战的需求,而只会考虑大气层内的需要,所以不可能增加火箭发动机这种设计。

(美国X37B空天飞机示意图)

而混合采用上述三种动力系统,很大的可能是,西安的新式组合发动机将会装备在未来我国的空天飞机上。因为只有空天飞机才需要同时三种发动机的组合,才能够发挥出最优的效率。例如,在大气层内飞行时, 可以使用涡喷动力;在靠近大气层边缘飞行时,则可以使用超燃发动机提升飞机的推力确保飞行速度和高度;在大气层外隔绝氧气的情况下,则可以使用火箭发动机作为动力。而且由于超燃发动机要在高超音速条件下启动,因此火箭发动机还可以作为超燃发动机的助推器,把飞行器速度提升到足够高,以确保超燃发动机能顺利启动并平稳工作。

(空天飞机,其实我们在20年以前就已经在研制了……)

所以,由此不难看出,西安航天动力研究所公布的全新组合式发动机很可能并非是为我国的六代战斗机所准备,但是肯定是一款能够同时适应太空和大气内飞行需要的飞行器,也就是我们常说的"空天飞机"。虽然这种新式发动机并非是为六代战斗机所准备,但是这种同时适应大气层内外飞行需要的发动机,无论是研制难度还是实际意义都远高于美国"涡扇+涡喷"的简单组合,因此技术先进性毋庸置疑,而这也是中国发动机工业实现"弯道超车"的必由之路,相信在不远的未来,我们就可以看到中国摘取"发动机"这颗工业王冠上最璀璨的明珠。

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(这些武器都用得上组合发动机)