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火箭發動機有明顯缺陷 無偵8偵察機還用它是落後嗎
送交者: 三把刀 2020年03月18日20:15:54 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  圖註:從後面可以看出,無偵-8採用兩台液體火箭發動機作為動力,動力選擇雖然保守,但卻使得飛機十分可靠實用

  在2019年國慶閱兵式上無人作戰第一方隊中,國產新型無偵-8高空高速無人機的亮相震撼世界,被外媒評價為本屆閱兵式上最震撼人心的四種新型裝備之一。然而不少人卻對無偵-8採用火箭發動機作為動力裝置有所詬病,認為火箭發動機十分落後,無偵-8採用它,拖了總體技術的後腿。那麼,採用火箭發動機真的就是落後嗎?

  • 火箭發動機確有明顯缺陷

  從無偵-8的機尾我們可以看到兩個並排緊密排列的發動機噴口,從發動機噴口的尺寸和樣式我們可以判斷,這是兩個火箭發動機,而且沒有用於機動控制的矢量擺動機構。於是有的人就據此推斷,其技術水平低下,依然採用火箭發動機,沒有採用吸氣式渦輪發動機或者是超燃衝壓發動機,似乎是一款採用過氣技術的偵察機。

  討論者之所以將火箭發動機稱作“過氣技術”,主要有四方面論據:第一、上世紀40、50年代時火箭發動機曾作為戰鬥機的動力裝置進行過大規模研發和試驗,但隨後便被渦輪噴氣式發動機所取代;第二、火箭發動機與噴氣式發動機(包括渦扇、渦噴和衝壓發動機)相比,需要自帶氧化劑,大幅擠占載荷重量;第三、火箭發動機與噴氣式發動機相比比沖低(即油耗高),因此航程很短,同時還無法像噴氣式發動機那樣長時間工作,只能多次脈衝式點火;第四、火箭發動機幾乎不具備像噴氣式發動機那樣的可多次重複使用的能力。

  圖註:無偵-8頭部尖銳、背部隆起成弧形,這都是新一代高超聲速乘波體飛行器的普遍特徵

  • 無偵-8採用火箭發動機是務實之舉

  那麼無偵-8採用火箭發動機就代表落後嗎?

  首先我們必須指出,就目前而言,高超聲速飛行器如果能採用噴氣式發動機等吸氣式發動機作為動力裝置的話,很顯然在技術上比火箭發動機要優越得多,它具有比沖高(油耗低)、機動包線範圍寬、主動推進時間長(火箭發動機不能長時間持續點火工作)、能夠自主起降(如果採用渦輪+超燃衝壓組合發動機,就能實現自主起降,無須由載機投放)等優點。

  然而從目前技術來看,超燃衝壓發動機在世界範圍研製仍處於初級階段,距離成熟應用還有極其遙遠的距離,2019年8月10日,也就是兩個月前,美國空軍實驗室與諾斯羅普格魯曼公司聯合開發的一款超燃衝壓發動機,剛剛成功進行了測試,並實現了最大13000磅的推力,這僅僅也只是剛剛實現正推力,而距離推動一架尺寸不小的高超聲速偵察機還為時尚遠。而諾格公司是目前美國超燃衝壓發動機技術最為領先的企業,它與美國空軍實驗室聯合開發的這台技術驗證機,已經代表了世界超燃衝壓發動機技術的最新技術水平。從目前來看,至少十年之內,超燃衝壓發動機都很難走向成熟實用。

  既然採用吸氣式發動機從技術上講不切實際,那麼採用成熟的火箭發動機就是最務實的選擇。

  圖註:美國SR-72新一代高超音速作戰飛機平台,它由洛馬公司臭鼬工廠研製,與無偵-8一樣採用了乘波體布局,因此看上去極為相似,不過與無偵-8已經亮相閱兵不同,SR-72的原型機尚未製造,仍處於“紙面”階段

  目前實用的火箭發動機主要包括固體發動機和液體發動機兩類,那麼無偵-8採用的又是哪一種呢?從比衝要高和多次點火啟動這兩個要求來看,可以判斷無偵-8採用的應該是兩台液體火箭發動機。

  採用液體火箭發動機有兩個好處,第一個就是相比固體發動機,液體發動機有着比沖大的優勢,攜帶同樣質量的燃料,它飛行距離更遠;第二,由於無法採用一直主動工作的吸氣式發動機,那麼在採用火箭發動機的時候,我們就希望它主動工作時間儘量能夠長一些,能夠實現多次點火。而液體火箭發動機恰恰能實現這一期望。

  可以說,採用液體火箭發動機的無偵-8的工作模式是這樣的——液體火箭發動機先點火主動工作一段時間,然後停機無動力滑翔,然後再重新起動點火,再次主動助推,而後再次關機滑翔,周而復始。通過這種辦法,可以在有限的條件下實現無偵-8具有一定的主動機動能力,雖然這還遠遠無法與吸氣式發動機相比,但對於無偵-8這樣的高超聲速偵察平台而言,已經足夠用。

  很顯然,用相對“落後”但卻成熟的動力系統讓一款先進技術平台先投入實用是務實之舉。

  圖註:雖同屬載機投放的高空高速無人偵察機,D-21與無偵-8相比,無論是性能指標還是可靠性都不可同日而語 

  • “雙四”指標,比黑鳥和D-21更強

  此外,採用火箭發動機還有一個優勢——由於不需要從外界獲得氧化劑,採用火箭發動機的無偵-8可以在氣動力允許的範圍內飛得更高,在臨近空間的工作高度更高,更難被發現和打擊;而更高的高度,同樣意味着更稀薄的空氣和更低的阻力,因此採用火箭發動機也可以使無偵-8比採用吸氣式發動機的同類飛得更快。據外媒援引專家推測,無偵-8的飛行高度可達135000英尺(約40000米),速度超過4馬赫,即達到所謂“雙四”的標準,這比美國號稱從來沒被擊落過的“黑鳥”高空高速偵察機和D-21無人偵察機的“雙三”標準明顯更強。

  圖註:諾格公司和美國空軍實驗室聯合研發的新型超燃衝壓發動機正在試驗

  美國也有與無偵-8類似的採用乘波體布局的新一代高空高速偵察機,比如SR-72等,但由於要採用的吸氣式動力尚未成熟就位,所以目前還停留在設計藍圖階段。而無偵-8採用務實的動力方案,則已經率先投入實用。這不光可以讓高超聲速平台先投入實用,同時在使用中比起在實驗室里,更能積累和獲得有益的經驗,更能在真實的高空高速狀態下考驗氣動布局設立是否合理、熱防護系統是否管用,以及整個平台的“成色”,對於我們下一階段使用更先進的吸氣式發動機對其進行改進,奠定了更堅實的基礎。

  我們這種“先用再改”的思路,比起美國人“一步到位”的思路,顯然在使用上更有優勢,畢竟真實的使用環境比起飛行試驗環境更能考驗飛機平台,能更快促進平台成熟和進步。


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