喜報！發(fā)動機取得重大進展！國產(chǎn)預(yù)冷器的渦噴沖壓發(fā)動機2025年首飛
喜報！中國空天發(fā)動機獲突破，而美國還沒有動靜
水平起降，直接入軌的空天飛機計劃開始全面實施。下圖是相關(guān)發(fā)動機的研制計劃，由航天科工集團第31研究所負(fù)責(zé)研制“ 帶預(yù)冷器的渦噴沖壓串聯(lián)發(fā)動機 ”。
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按照上圖的時間表2020年開始全面攻關(guān)這種發(fā)動機的最核心技術(shù)“預(yù)冷器，閉式循環(huán)”（下圖紅色部分），明年立項說明相關(guān)的預(yù)先研究已經(jīng)有成果。下圖黃色和綠色部分是現(xiàn)成技術(shù)做相應(yīng)改進。
2023年開始單模塊的驗證機研制，2025年開始攻關(guān)15噸級別的工程樣機，2029年單/雙模塊飛行演示驗證，2035年30噸推力量級的工程樣機開始研制。
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縮比的單發(fā)空天飛機氣動外形研制的樣機正在試飛
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目標(biāo)是雙發(fā)，水平起降模式，直接入軌，
科工這個是煤油預(yù)冷？研發(fā)成本應(yīng)該比佩刀便宜很多，而且軍用有望
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高超聲速強預(yù)冷發(fā)動機利用空氣中氧氣作為氧化劑，有效降低了對自身攜帶氧化劑的需求，利用強預(yù)冷技術(shù)大幅降低高超聲速飛行時發(fā)動機進口來流空氣滯止高溫，同時采用閉式循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)了對來流空氣熱量的高效利用，從而在寬廣速域工作范圍內(nèi)具有高可靠性、高比沖、低成本等優(yōu)勢，并能夠在零馬赫數(shù)起動。
高超聲速強預(yù)冷發(fā)動機可作為可水平起降、可重復(fù)使用單級/兩級入軌空天飛行器動力系統(tǒng)以有效降低酬載成本，還可作為可水平起降、可重復(fù)使用高超聲速飛機動力系統(tǒng)以實現(xiàn)從零馬赫數(shù)起動以及馬赫數(shù)0～6范圍內(nèi)高性能，是可水平起降、可重復(fù)使用空天飛行器的一種理想動力方案，是空天技術(shù)領(lǐng)域非常重要的研究發(fā)展趨勢。
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首先要明白，（強）預(yù)冷發(fā)動機是另一套超高速噴氣發(fā)動機的路線，與超燃沖壓發(fā)動機不同，其燃燒室內(nèi)部的氣流還是大部分亞聲速。不像超燃沖壓在燃燒室是超音速氣流。
它的優(yōu)點就是理論上發(fā)動機內(nèi)部可以不用有太大的結(jié)構(gòu)變化，也就是說我關(guān)了預(yù)冷（如果能關(guān)的話）就是個有些死重的渦噴，在低速下性能也不會太差，不會像超燃沖壓直接沒法用了。
在3馬赫以上的時候，如果通過進氣道的激波系將速度降到接近音速或者音速以下，根據(jù)簡單的熱力學(xué)第一定律，氣體的動能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而產(chǎn)生巨大的熱量。你們看航天器返回大氣層燒的通紅，摩擦力只是做了一點微小的工作，大部分的功勞都是氣動加熱，這個涉及到一些基本的氣體動力學(xué)知識，公式還是自行了解一下比較好。
如果不對進入的氣體進行預(yù)冷，那么溫度高達(dá)幾百度的氣體會直接進入發(fā)動機，導(dǎo)致渦噴發(fā)動機工作異常，要知道哪怕是WS15這個級別的發(fā)動機，其壓氣機出口溫度也才870K左右，你進口就600K了壓氣機還工不工作了？
如果此時溫度達(dá)到1000K以上，叫汰火，氧氣還沒有進入燃燒室就已經(jīng)燒完了，燃燒室進行混合燃料的燃燒就是一句空話了。
還有第二個原因，根據(jù)熱力學(xué)的卡諾定理，你的溫差越小效率就越低，做功就越少，噴氣發(fā)動機溫度最高的地方就是燃燒室（拋開加力燃燒室不說），這個是有材料限制的，最多也就是個1900K，你進口溫度越高，整臺發(fā)動機的效率就越低，輸出功也就越低，就推不動飛行器飛那么快。
現(xiàn)在我們知道預(yù)冷很重要，但是問題來了，用什么冷？
有的用燃油，有的用液氮，這個都還好說。
問題是你吸走的熱量得散出去，否則就會一直屯在你的飛機里，這個是不可持續(xù)的，早晚你的冷卻劑要么全部蒸發(fā)用光要么和發(fā)動機一樣熱完全沒法換熱。
而在那個高度，那個速度，飛機表面幾乎就沒有涼快的地方。你怎么設(shè)計你的換熱器？怎么保證散熱量？
然后還有更深層的問題，氣流的能量本質(zhì)上都是你給的，因為是飛行器相對空氣在運動，這么多熱量，其實都是從飛行器這個系統(tǒng)里提取的，如果這些熱量的真的就白白扔掉是不是太浪費了？有沒有什么辦法這些熱量做些事情提高一下飛行器的效率？
這個真的很難，非常難。
空天發(fā)動機獲突破，而美國還沒有動靜
歷史上，美國一直是先進科技的代表，目前美國各大航空航天科技公司也紛紛推出了自己的空天飛機計劃，美國提出研制代號為X-30的完全重復(fù)使用的單級水平起陣的“國家航空航天飛機”，其特點是采用組合式超音速燃燒沖壓噴氣發(fā)動機。
可能是錢的問題，或者是其他問題，美國和歐洲國家的許多類似的空天飛機計劃仍然停留在紙上談兵階段，特別是空天飛機使用的先進發(fā)動機都沒有一個明確的實現(xiàn)計劃。
不過，美國人做不到不代表中國也不行，根據(jù)相關(guān)的權(quán)威人士透露。中國在2015年就開始同時研發(fā)兩款能夠進行載人航天的太空飛機，擁有組合的動力飛行器，而且目前研發(fā)已經(jīng)到了關(guān)鍵階段，中國在發(fā)動機的地面試驗效果方面取得了卓越的成就。
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不得不說，這樣先進的太空飛機在未來的空天戰(zhàn)爭中必然是一把利劍，誰能夠擁有并且運用得當(dāng)勢必會在戰(zhàn)斗中掌握主權(quán)，但讓人感到遺憾的是，哪怕是研究空天飛機最早的美國至今也無法實現(xiàn)將火箭助推器這一環(huán)節(jié)給拋棄，還是如同老式的航天飛機一般通過火箭助推器才能進入大氣層。
