• 未來航天器發動機可自動“吸氧” 效率更高

    發布時間 : 2018-04-28     來源 : 中國運載火箭技術研究院新聞中心

      每次發射,火箭不僅要攜帶大量的燃料,還要攜帶許多氧化劑,只有當兩者發生化學反應后,才能產生巨大的推力托舉火箭飛天。
      業內正在探索一種新型組合循環發動機關鍵技術,這種發動機能夠從大氣中“吸氧”,極大減少飛行器自身攜帶的氧化劑,提高發動機效率。


    三種發動機各有利弊


      據中國運載火箭技術研究院研發中心設計師介紹,目前航空航天領域主要有三種發動機。
      一種是常規的火箭發動機,這種發動機動力十足,火箭飛行速度快,且不受飛行高度限制,但由于必須同時攜帶燃料和氧化劑,發動機效率不高。
      第二種是渦輪發動機。常見的民用客機和空軍戰斗機都采用這種發動機,它不用攜帶氧化劑,利用渦輪可壓縮空氣中的氧形成氧化劑,因此,發動機效率高。但它對空氣密度要求較高,且對飛行器飛行速度也有限制,難以應用于20公里以上高度或3倍聲速以上的飛行器。
      第三種是沖壓發動機,它與渦輪發動機工作原理相似,比沖高,成本低。但這種發動機機動性能較差且無法在低速條件(2倍聲速以下)和大氣層外提供動力。
      三種發動機各有利弊,能否揚長避短,分別取之長處加以利用呢?


    取之所長,應用范圍廣,效率高


      設計人員介紹,組合循環發動機將火箭發動機、渦輪發動機與沖壓發動機有機組合,在不同的飛行階段,采取不同的工作模式,最大限度提高發動機效率。
      當飛行器起飛時,渦輪發動機開始工作,自動捕獲空氣中的“氧”,實現“自動吸氧”,進而與燃料混合燃燒,產生推力;當飛行器達到2倍聲速以上的速度時,沖壓發動機開始啟動;當飛出大氣層后,它又能自動切換到火箭發動機模式,以更快的速度飛向更高、更遠的地方。
      與單一發動機相比,組合循環發動機應用范圍更廣,可以在亞聲速、超聲速和高超聲速飛行條件下工作,由于不用攜帶推進劑,經濟性能更優。



    △英國研制的“佩刀”發動機可實現渦輪發動機、沖壓發動機和火箭發動機組合循環工作



    △基于“佩刀”發動機的飛行器“云霄塔”


      據研發中心設計師介紹,采用這種發動機的飛行器無需在發射場起飛,它可以像飛機一樣,在普通的機場就能水平起飛和著陸,更加靈活便捷,發射成本也更低。因此,組合循環發動機是實現未來太空旅行“航班化”的理想動力裝置。


    (圖片來自網絡)

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