人參與 評(píng)論

可能使用渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的SR－72飛機(jī)（想象圖）

到目前為止，人類還沒(méi)有一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)能完整涵蓋速度從零到高超聲速的寬廣飛行包線。因此，人們?cè)诖蛟煳磥?lái)“筋斗云”時(shí)，大多傾向于采用不同的飛行速度范圍內(nèi)使用不同的發(fā)動(dòng)機(jī)接力組合工作的方式。

相比“佩刀”采用的噴氣和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組合方式，另一種組合式發(fā)動(dòng)機(jī)——渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的研究歷史更悠久，應(yīng)用前景更被看好。據(jù)悉，美國(guó)新型SR-72偵察機(jī)就將使用這項(xiàng)技術(shù)。

60年誕而不生的“新概念”

回顧人類航空推進(jìn)裝置研制歷程，一種概念從提出到應(yīng)用一般需要約20年的時(shí)間。如上世紀(jì)30年代，德國(guó)人提出了渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)概念，40年代，人類便正式邁入噴氣飛行時(shí)代。

然而，渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)特例。上世紀(jì)50年代，這種組合式發(fā)動(dòng)機(jī)的概念就開(kāi)始在歐美國(guó)家形成，60多年過(guò)去了，盡管它總是作為新概念發(fā)動(dòng)機(jī)見(jiàn)諸各種學(xué)術(shù)論文，卻始終“誕而不生”。至今，仍然沒(méi)有一型渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)投入使用，甚至沒(méi)有任何利用渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器試飛的報(bào)道。

有人斷言，這是“兩種成熟技術(shù)不一定能組合出新技術(shù)”的典型例證。要知道，人類使用渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)已有70多年，而沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念的提出至今已整整百年。

不過(guò)，這并不影響人們暢想渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的美好應(yīng)用前景：5到8馬赫的高超聲速飛行，大于1000次的可重復(fù)使用率，真正意義上的水平起飛、水平著陸，采用普通的燃料和潤(rùn)滑劑、低廉安全……

競(jìng)相搶占的航天新高地

人類對(duì)速度的追求在冷戰(zhàn)時(shí)期開(kāi)始走向極致——為了突破對(duì)方防空攔截進(jìn)行偵察和轟炸，同時(shí)為了攔截這樣的侵略者，美蘇兩個(gè)超級(jí)大國(guó)掀起了關(guān)于飛行速度的競(jìng)爭(zhēng)。

渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是這項(xiàng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。上世紀(jì)60年代中期，美國(guó)人成功試飛SR-71“黑鳥(niǎo)”偵察機(jī)，開(kāi)始了將渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行融合的應(yīng)用性嘗試。盡管其J58發(fā)動(dòng)機(jī)并非真正的渦輪沖壓組合，但由此產(chǎn)生的3倍音速的飛行速度，還是激起了人們對(duì)渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的濃厚興趣。

目前，美國(guó)的渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)主要在革新渦輪加速器計(jì)劃下發(fā)展。該計(jì)劃的近期目標(biāo)是以諸如J58的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)，到2015年，使其飛行速度提高35%。本世紀(jì)初，美國(guó)人已多次發(fā)射X-43A、X-51A等無(wú)人機(jī)，對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

其他各國(guó)也不甘落后。俄羅斯在上世紀(jì)七八十年代，就進(jìn)行了全尺寸的渦輪沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)；日本從1989 年開(kāi)始實(shí)施超聲速/高超聲速運(yùn)輸推進(jìn)系統(tǒng)計(jì)劃，并在1999年3月該計(jì)劃結(jié)束時(shí)，在地面運(yùn)轉(zhuǎn)了世界首臺(tái)渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、澳大利亞和印度等國(guó)也在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方面進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究。

技術(shù)可行，工程難過(guò)關(guān)

目前渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的概念已經(jīng)清晰，已有多國(guó)通過(guò)地面試驗(yàn)，證明了這項(xiàng)技術(shù)的可行性。

不過(guò)，這些試驗(yàn)也只是“有充足的證據(jù)證明渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)上是可行的，但沒(méi)有任何證據(jù)證明其在工程上是可行的”。日本的渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)完成的只是高空臺(tái)試驗(yàn)；美國(guó)在X-43B無(wú)人機(jī)上試驗(yàn)組合發(fā)動(dòng)機(jī)至今沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，其組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)計(jì)劃也只是在地面驗(yàn)證了一種6倍音速飛行能力的渦輪沖壓組合推進(jìn)系統(tǒng)。

事實(shí)上，要摘得渦輪沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的“成熟果子”，人們還得跳過(guò)好幾個(gè)臺(tái)階。比如，支持飛機(jī)從起飛迅速爬升、加速到高度20公里、速度2.5倍聲速的高速、高推重比渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，可以同時(shí)在亞燃、超燃兩種狀態(tài)下穩(wěn)定工作的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，以及可在速度2.5倍聲速左右將發(fā)動(dòng)機(jī)工作模態(tài)由渦輪狀態(tài)順利轉(zhuǎn)換為沖壓狀態(tài)的高可靠模式轉(zhuǎn)換技術(shù)……由此來(lái)看，人類最理想的“筋斗云”，其實(shí)還掛在遠(yuǎn)遠(yuǎn)的天邊呢。 （王奉明　雷友鋒　姜嘉琪）