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旋转爆震发动机首次出现在ATTAM倡议项目中

2020/09/16 作者:智造文记 来源:空天防务观察 点击:

  摘要:在美空军研究实验室(AFRL)公布ATTAM倡议4年后,为响应最新出现的威胁和紧急能力需求,在该倡议最重要全新发动机

2020年9月9日,美国《航空周刊》网站报道称,目前,美空军“经济可承受任务先进涡轮技术”(ATTAM)倡议的所属项目代表了美国防部推进系统优先事项的风向标。在美空军研究实验室(AFRL)公布ATTAM倡议4年后,为响应最新出现的威胁和紧急能力需求,在该倡议最重要全新发动机构型的名单中,首次出现了旋转爆震发动机(RDE)。RDE虽然已经研究了数十年,但目前的技术成熟度仍较低。

旋转爆震发动机首次出现在ATTAM倡议项目中

旋转爆震发动机内部结构示意图(美空军研究实验室图片)

ATTAM倡议主管托马斯表示,RDE“绝对拥有最高优先级”,这种发动机可为高速巡航导弹的动力或成为更大型高超声速飞行器组合循环推进系统的一部分。另外,AFRL还设想RDE充当加力燃烧室,或者替代传统涡轮发动机中的主燃烧室,这样可去除压气机,降低重量,还可使发动机的总长更短。AFRL对RDE的兴趣越来越浓,表明美国对增压燃烧愈发感兴趣。2000年,美国国家航空航天局对RDE进行了研究,希望其成为上面级、月球或行星探测器轻质发动机的可选方案。AFRL同时也在研究RDE火箭发动机,并在2017年进行了地面试验,希望利用增压燃烧系统代替传统的涡轮泵火箭燃烧室。AFRL表示RDE理论上可提高15%的效率或者让初始燃烧压力低5倍。AFRL和美空军科学研究办公室2014-2015年聚焦火箭式RDE的喷射器设计和建模研究,并授予多所大学研究合同。其中中佛罗里达大学在2020年5月宣布,在RDE火箭发动机中首次证明了氢氧爆震的安全性和可行性。美国防部国防高级研究计划局(DARPA)在研究吸气式RDE技术,2020年3月,该局授予雷神公司一份价值100万美元的合同,研究RDE动力的远距打击导弹概念。DARPA更早期的研究表明,增压燃烧有利于提高冲压发动机的效率,最高可达马赫数3。AFRL同时在ATTAM倡议的第一阶段授予了三项RDE的关键研发合同,总价值5.2亿美元,其中授予通用电气公司和普惠公司各2.5亿美元,发展、验证和转化关键技术;授予航空喷气洛克达因公司2000万美元合同。尽管透露的合同细节不多,但这三家公司预计都将在2026年9月前完成开发和试验。

托马斯表示:“如果一切进展顺利且工作重点保持不变,我们将进行RDE台架试验,而且试验过程可能和传统航空发动机完全不同。”

目前美国RDE的研究重点:一是低总压损失进气道和高效扩散器的集成设计,以降低从RDE喷出的不稳定燃气对涡轮级的影响;二是发展和试验非机械的流体进气阀,其可进行高频响应以阻止由爆震波引发的压力脉冲反传至压气机;三是可避免缓燃的先进高速燃油喷注系统;四是可用于实际燃烧室的液态燃料RDE;五是热管理系统设计,从而合理确定冷却空气量以不损失发动机性能;六是测量和验证RDE性能的新方法。目前设计人员使用质量流率和推力评估RDE的性能,但是目前缺少测量发动机内部状态、混合率和喷射器性能的方法,导致目前评估RDE性能的理由大多来源于推测。

本篇动向的提供者袁成先生此前已为《空天防务观察》提供14篇专栏文章,如下所列:第1篇,美国国防高级研究计划局发展创新的近距空中支援技术,2016年2月29日;第2篇,刀尖上的新舞者——美国防高级研究计划局航空航天专项办公室分析,2016年3月11日;第3篇,美国防高级研究计划局2015年航空领域科技项目分析,2016年4月27日;第4篇,美国防高级研究计划局“小精灵”空中群射/回收无人机项目分析,2016年10月11日;第5篇,美国防部国防高级研究计划局重要航空项目研究进展,2017年5月19日;第6篇,“蜻蜓眼”受控生物无人机取得重要进展,2017年9月15日;第7篇,美国防高级研究计划局实施颠覆性技术创新的各方利益分析,2017年9月29日;第8篇,外军无人机蜂群技术发展态势与应用前景,2018年10月15日;第9篇,美空军新版《科技战略》针对大国战略竞争提出新目标和新举措,2019年5月20日;第10篇,美国防科技创新机构与外界交流的各种举措,2019年6月10日;第11篇,美国防部国防高级研究计划局技术研发项目立项流程概述,2019年6月17日;第12篇,美国防高级研究计划局“驾驶舱内自动化系统”项目分析,2019年7月8日;第13篇,英国国防部国防和安保加速器2018财年年报述析,2019年7月22日;第14篇,美军分布式空中作战概念最新动向述析,2019年9月2日。(中国航空工业发展研究中心  袁成)

本篇供稿:系统工程研究所

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