亚燃冲压不难,超燃冲压才是难事,这是常识。但高超飞行需要超燃冲压,否则阻力太大。

超燃冲压的难点就在“超”。燃烧的热量推动空气膨胀,膨胀以压力波的速度传递,压力波的传递速度是音速。所以亚音速燃烧时,火焰扩散和热量积聚的速度低于空气膨胀速度,火焰维持稳定燃烧。燃烧速度超过音速的话,空气来不及膨胀,火焰扩散带来的热量积聚扩散不出去,最后就是爆炸了。超燃冲压的难点正在于又要超音速燃烧,又要避免爆炸。

超燃冲压需要用额外的手段把受到音速限制的空气膨胀波“拉走”,避免热量过度积聚导致爆炸,但技术复杂,操作上的容错空间很小,启动和变速困难。

亚燃冲压正好相反,技术简单,容错空间大,启动和变速相对容易,只是在高超的速度下,进气需要减速到亚音速,然后在喷气时再加速到超音速,阻力太大。

2月14日,《南华早报》报导,国防科大马力昆(音译)团队在《固体火箭技术学报》上发表论文,成功地在地面试验台上模拟了在25公里高度、M6条件下用硼粉末燃料实现亚燃燃烧,燃烧效率高达79%,大约两倍于同样条件下的超燃冲压。

团队是在研究超燃冲压的过程中,发现亚燃冲压的燃烧效率更高。硼燃料是高能燃料,遇到空气的时候会自燃,所以没有点火问题,也因此成为固态燃料中的佼佼者。团队发现,粉末喷射时形成激波,激波对进气有减速作用。将粉末的喷射位置向更靠近进气口的位置移动,激波位置提前,在激波后点火,超燃就变成了亚燃,混合和燃烧的时间更长,燃烧更充分,燃烧温度更高,效率也更高。重要的是,团队成功地通过控制粉末燃料喷射和激波位置,在亚燃和超燃之间实现转换。

亚燃冲压不能最终解决高超飞行时阻力激增的问题,真正的高超巡航还是需要超燃冲压。但M5-6恰好是高超的过渡期,既可以用亚燃冲压实现,但已经触及速度的天花板了;也可以用超燃冲压实现,但有启动和操作弹性的问题。团队结果证明了在25公里高度(高超的典型飞行高度)、M6(高超的关键过渡阶段)可以顺利地在亚燃和超燃之间转换。也就是说,解决了顺利从高度超音速(high supersonic,M3-5)向高超音速(hypersonic,>M6)加速的关键技术。当然,这也是从高超音速向高度超音速减速的关键技术。也就是说,完成了高超音速飞机的关键技术。