浙江
日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)近日聯(lián)合多所大學(xué)成功完成了一項(xiàng)突破性的5馬赫高超音速飛行器沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)地面燃燒試驗(yàn)，這標(biāo)志著太平洋兩岸之間兩小時(shí)航程的愿景距離現(xiàn)實(shí)又近了一步。
這項(xiàng)由日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、早稻田大學(xué)、東京大學(xué)和慶應(yīng)義塾大學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開展的試驗(yàn)在該機(jī)構(gòu)位于角田的宇宙中心進(jìn)行，模擬了5倍音速的飛行環(huán)境，重點(diǎn)驗(yàn)證了飛行器的熱防護(hù)系統(tǒng)、控制面以及發(fā)動(dòng)機(jī)在極端條件下的性能表現(xiàn)。
沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是此次測(cè)試的核心技術(shù)，這種吸氣式噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)沒有任何活動(dòng)部件。其工作原理依賴于高速前進(jìn)產(chǎn)生的沖壓效應(yīng)來壓縮進(jìn)入的空氣，然后與燃料混合點(diǎn)燃產(chǎn)生推力。這種設(shè)計(jì)省去了沉重的旋轉(zhuǎn)壓氣機(jī)，使其能夠以遠(yuǎn)超傳統(tǒng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的速度運(yùn)行，但沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)無法從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)，必須先加速到超音速才能工作。
在此次日本的測(cè)試中，實(shí)驗(yàn)飛行器被安裝在風(fēng)洞中，模擬約25公里高空的環(huán)境條件，該高度的大氣密度僅為海平面的百分之一。在5馬赫速度下的這一高度，機(jī)頭和前緣周圍的空氣溫度可達(dá)1000攝氏度以上。為應(yīng)對(duì)如此高溫，工程師們構(gòu)建了先進(jìn)的熱防護(hù)系統(tǒng)，成功將飛行器內(nèi)部溫度維持在接近正常工作溫度，確保機(jī)載航電設(shè)備和控制電子系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。與此同時(shí)，傳感器繪制了表面溫度分布圖以驗(yàn)證熱結(jié)構(gòu)計(jì)算，這對(duì)于擴(kuò)展到全尺寸客機(jī)至關(guān)重要。
需要明確的是，這次初步測(cè)試距離實(shí)際試飛還有相當(dāng)距離，目前僅完成了縮小比例模型的地面驗(yàn)證。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)計(jì)劃下一步將實(shí)驗(yàn)飛行器安裝在探空火箭上，嘗試進(jìn)行5馬赫的實(shí)際飛行測(cè)試。如果進(jìn)展順利并能克服監(jiān)管和技術(shù)障礙，目標(biāo)是在2040年代實(shí)現(xiàn)商業(yè)高超音速客運(yùn)服務(wù)。
如果按照這一進(jìn)度繼續(xù)推進(jìn)，一架在25公里高度以5馬赫速度飛行的飛行器，其飛行高度幾乎是現(xiàn)有商業(yè)客機(jī)的兩倍，理論上可以將東京至洛杉磯航線的飛行時(shí)間從目前的約10小時(shí)縮短至約兩小時(shí)，且無需進(jìn)入完整軌道的復(fù)雜操作。這意味著美國(guó)至日本的航程將發(fā)生革命性變化，原本需要一周時(shí)間的行程將轉(zhuǎn)變?yōu)閮H需幾小時(shí)空中飛行的當(dāng)日往返旅程。
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