超聲速燃燒沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī),簡(jiǎn)稱超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),可以在攀升過(guò)程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑,從飛行中獲取氧氣,節(jié)省重量,就意味著在消耗相同質(zhì)量推進(jìn)劑的條件下,超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。
從1913年法國(guó)工程師雷納·勞倫提出沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念,人類已經(jīng)在這條與速度賽跑的路上前行了整整一百年。
這個(gè)9月,以“紀(jì)念沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世百年”為主題的第四屆沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)交流會(huì)在北京召開(kāi)。
這場(chǎng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)交流“國(guó)家級(jí)盛會(huì)”不僅帶人們回顧了我國(guó)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)發(fā)展歷程中經(jīng)歷的巨大變化和取得的輝煌成就,更為促進(jìn)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和進(jìn)步提供了一個(gè)具有國(guó)際影響力的交流平臺(tái)。
超高速飛行夢(mèng)從想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)
“沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是沖壓空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)稱,它利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速增壓,再進(jìn)入燃燒室與燃料混合燃燒,產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)饨?jīng)尾噴管膨脹加速后排除,從而產(chǎn)生推力。”北京動(dòng)力機(jī)械研究所所長(zhǎng)劉振德說(shuō),“這種動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且超聲速飛行時(shí)經(jīng)濟(jì)性好,且自身重量輕、推重比大。”
據(jù)劉振德介紹,在這一概念被雷納提出后的20年間。“最初,想法只停留在圖紙上,很多有關(guān)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究都只在人們的設(shè)想之中。”
直到1935年,法國(guó)工程師雷內(nèi)·萊杜克完成了世界上首次沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn),證明了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)裝置的可行性,那之后,德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)以及前蘇聯(lián)等國(guó)都積極開(kāi)展了相關(guān)理論和試驗(yàn)研究。“上世紀(jì)40年代后期,美國(guó)‘大黃蜂’計(jì)劃、法國(guó)‘Leduc-010’飛機(jī)等項(xiàng)目,都先后成功開(kāi)展了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)飛行試驗(yàn)。”劉振德說(shuō),“到了50年代的時(shí)候,沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就開(kāi)始進(jìn)入工程應(yīng)用階段了。”
美國(guó)“波馬克-B”地對(duì)空導(dǎo)彈、“黃銅騎士”艦空導(dǎo)彈、英國(guó)“警犬”地空導(dǎo)彈、“海標(biāo)槍”艦空導(dǎo)彈、前蘇聯(lián)“SA-4”地空導(dǎo)彈等,這些都是采用馬赫數(shù)在2.0至3.0之間的液體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置的導(dǎo)彈系統(tǒng)。
而在60年代的美國(guó)“D-21”高空高速無(wú)人機(jī)所采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)上,這一飛行馬赫數(shù)即已達(dá)到3.2以上,高度24千米。與此同時(shí),美國(guó)開(kāi)始進(jìn)行超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念方案和部件試驗(yàn)等探索性研究。“這一時(shí)期,整體式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)極大地促進(jìn)了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。”劉振德說(shuō),“而從80年代以來(lái),超聲速遠(yuǎn)程攻擊導(dǎo)彈武器對(duì)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)提出了急迫的需求,一大批高性能沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被陸續(xù)研制,沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也進(jìn)入了黃金發(fā)展期。”
據(jù)他介紹,而今的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以高超聲速導(dǎo)彈、空天飛機(jī)等為應(yīng)用背景,高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)成為研究熱點(diǎn),各世界強(qiáng)國(guó)竟相開(kāi)展了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作。
中國(guó)沖壓夢(mèng) 我們需要“爭(zhēng)氣”機(jī)
“我國(guó)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)在錢學(xué)森的倡導(dǎo)下,在1957年組建了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究室,也就是現(xiàn)在北京動(dòng)力機(jī)械研究所的前身,那個(gè)時(shí)候開(kāi)始,我國(guó)也啟動(dòng)了大量開(kāi)創(chuàng)性的研究工作。”
“剛剛來(lái)到單位,粱守槃教授在談話中提到我國(guó)發(fā)展沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的意圖,布置我們從試驗(yàn)設(shè)備入手開(kāi)始研究。并告訴我們,搞沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)防需要,是‘爭(zhēng)氣’機(jī),要為中國(guó)人民爭(zhēng)氣??僧?dāng)時(shí)這一技術(shù)在國(guó)內(nèi)還是空白,誰(shuí)也沒(méi)見(jiàn)過(guò),更沒(méi)學(xué)過(guò)。幾天后在他的辦公室,梁教授在一張紙上簡(jiǎn)單地畫了一個(gè)原理圖,這才讓我們恍然大悟,也正是這張簡(jiǎn)圖開(kāi)啟了我國(guó)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研制之路。”這段往事,一直深深刻在中國(guó)工程院院士、我國(guó)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)的主要開(kāi)創(chuàng)者之一劉興洲的記憶里。雖然后來(lái)到蘇聯(lián)留學(xué)學(xué)的是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),但是由于保密,直到他畢業(yè)回國(guó),也沒(méi)看到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的真實(shí)面目。