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對轉沖壓發動機地面實驗
對轉沖壓發動機(Contra-Rotating Ramjet, CRR),是中國原創的新一代高超音速動力,中科院科研團隊整整三十年磨一劍,今日終于鑄劍成功, 已經完成地面臺架測試,這臺航空發動機能覆蓋0到6馬赫,全程無縫工作。
一、它解決了傳統發動機的痛點
傳統渦扇和渦噴,最快不過 2.5馬赫,再快渦輪會燒化。
純沖壓發動機,無法從靜止狀態啟動,必須靠火箭或者母機,將速度帶到3馬赫以上才能點火。
組合動力,渦輪加沖壓組合模式,需要兩套系統、死重大、模態切換容易“頓挫、喘振和掉推力”。
二、對轉沖壓的原理
取消所有靜止導流葉片,用兩組反向旋轉的壓氣機葉片,自己“造激波、自己增壓”。
低速0到3馬赫階段,兩組葉片對轉,像強力鼓風機,機械壓縮空氣像渦噴一樣正常起飛、怠速、滑跑。
高速3到6+馬赫階段,葉片在高速氣流中主動生成穩定激波,用激波強壓空氣,變成高效沖壓模式。
全程不換擋、不切換、不拋件、系統完全無死重。
三、人類航空發動機的重大突破,中國人最偉大的航空革命,三大革命性優勢。
1. 全速域通吃,從0到6馬赫
從跑道靜止滑跑起飛,直沖云霄,直接沖到 6馬赫,約7350公里每小時。舉例說明,戰斗機從北京飛上海約10分鐘。
2. 整個系統,輕、小、簡單、高可靠
無靜子,也無切換機構,發動機革命性減重約三分之一,體積減半。
零件比傳統發動機更少,故障點少。
3. 效率極高,狀態極穩
地面臺架測試從0到6馬赫,效率一直 超80%,傳統發動機一過2.5馬赫就斷崖跌。且對轉抵消陀螺效應,6馬赫下仍能進行高機動。
四、和目前世界上的航空發動機對比
傳統渦扇,根本快不了,上限低!
純沖壓,不能零速啟動、要助推!
渦輪加沖壓組合:系統沉重,切換頓挫,系統及其復雜,故障點極多。
對轉沖壓發動機,一臺發動機全包 0到6馬赫無縫飛行、發動機輕,高效,高機動。
五、用途
六代機、高超音速無人機戰機,全球快速打擊、穿透防空網。
空天飛機,兩級入軌,可水平起降、可重復使用。
高超導彈:全程高速、可變軌,超長續航、不可攔截。
這是人類歷史上首創的航空發動機構型,到目前為止,沒有任何國家公開同類全速域單臺發動機。
第六,燃油效率
對轉沖壓(CRR)的油耗:全程“不斷崖”,低速比純沖壓省、高速比渦扇省。
熱效率:0~6馬赫全程 >80%
耗油率(SFC):
亞/跨聲速(0到1.5馬赫),約等于0.7~0.9 kg/(daN·h),接近低涵道比渦扇,如我們的渦扇15巡航油耗。
真正的殺手锏是超音速飛行,從1.5到3馬赫0.5~0.7 kg/(daN·h),比純沖壓省油30%~40%。
到高超音速3到6馬赫甚至更加省油,約等于 0.27到0.35 kg/(daN·h)。
第七、和今天傳統發動機對比
如果同樣一架殲-36、裝同樣多燃油,用對轉沖壓發動機,在超音速、兩倍音速以上飛行時,航程會比傳統渦扇發動機遠非常多,基本可以理解為亞音速差不多,超音速多飛一半到一倍,超2馬赫直接翻倍甚至更遠。
1. 亞音速段(0.8馬赫左右,巡航速度)
傳統渦扇發動機本來就是為亞音速優化的,油耗很低。
對轉沖壓發動機在亞音速段,油耗會略高一點點,大概多 10% 左右,航程會稍微短一點,但差距不大,完全可以接受。
2. 超音速段1.5馬赫左右,不開加力超巡
傳統渦扇到這個速度,阻力和油耗都會明顯上升,耗油率大幅增加,飛一會兒油就見底。
對轉沖壓發動機在這個速度段正好進入高效區間,油耗比渦扇低 30% 以上,同等燃油下,航程能多飛 60%~80%,也就是原來飛 3000 公里,現在能飛 4800到5400 公里。
3. 兩倍音速以上2.0到2.5馬赫,將徹底翻轉油耗邏輯。
傳統渦扇要維持這個速度,基本必須開加力,油耗會暴漲幾倍,航程急劇縮水,只能短時間沖刺,沒法長時間巡航。
而對轉沖壓發動機在 2 馬赫以上越飛越順,油耗反而更低,比開加力的渦扇省油 60%~70%,同等燃油下,航程直接翻倍甚至達到原來的 2.5 倍。
簡單說傳統渦扇在 2 馬赫只能“短沖”,對轉沖壓可以在 2 馬赫以上全程遠程巡航。
我用殲20來做比較,大家會更加清楚:
滿油亞音速:原版3600到4200 km;換裝約 3200到3800 km,略短。
?但1.5到2 馬赫,原版1800到2200 km;換裝 2300到3300 km,航程暴漲,實現人類歷史上真正意義上的超巡!
?2到3馬赫的超機動狀態,將碾壓今天所有的航空發動機,原版400到700 km;換裝后三馬赫可以飛行700,兩馬赫以上可以飛行2800 km,直接翻倍甚至翻兩倍。這將是能在空中直接拉爆F22的存在,甚至拉爆美國的六代機!
空戰中的決定性意義!
一,真正跨越2000公里級別的超音速巡航,能最快集結更多兵力,在一個空域形成戰斗力集群碾壓。
二,能飛上三倍音速,讓空空導彈的射程延伸一倍。如果,是今天的霹靂15,原射程為200公里,那這枚三萬米高空,三馬赫飛行戰斗機發射的霹靂15的最大動力射程能達到350到400公里,不可逃逸區將延伸到250公里,是今天的2倍。
三,發動機動力充沛,能讓殲20,或者未來的殲36,殲50在三萬米高空巡航,遠超今天甚至未來十年左右西方空空導彈攻擊高度。
今天美國的空空導彈飛行高度:
1. AIM-120D(現役主力中遠程)
最大作戰高度約等于20 km,20,000米。
?速度馬赫4左右,這是美軍現在大量裝備、F-22/F-35 主力彈。
2. AIM-260 JATM,下一代,剛列裝,保密。公開未明說高度,但不會比 AIM-120D 高太多。
推測22到25 km,速度馬赫五,主打更遠射程、更強抗干擾,不是更高空。
從3萬米高空向下發射空空導彈,重力會持續助推導彈,使其速度不斷加快、射程大幅延伸,同時低空空氣密集,導彈機動性更強,打擊威力與有效射程均顯著提升。反之,從1萬米向上攻擊3萬米目標,導彈需持續對抗重力,能量快速損耗,燃料消耗劇增,射程大幅縮短;且高空空氣稀薄,導彈舵效變差、機動性急劇下降,不僅難以命中目標,作戰效能也會嚴重削弱。高度差帶來的“高打低優勢、低打高劣勢”,是空戰中決定性的壓制邏輯。
這臺發動機,將賦予中國空軍真正的降維式碾壓,中國六代機將完成人類歷史上第一個雙三指標的戰斗機體系躍升!
三萬米,三倍音速飛行的戰斗機啊,我們等待了多少年?!感謝中國科學院三十年的不懈努力,感謝你們的付出,向你們鞠躬致敬!
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