預冷發動機使中國第六代戰機領先

 三年前，殲20試飛階段結束後，中國成飛總設計師楊偉透露，下一代戰機將是空天戰機。空天戰機目前還沒有成品，美國的x37等航天飛機起飛還是依靠火箭，可以自行降落，而且是無人飛行。   

空天戰機需要有人駕駛，自行起飛進入太空，需要使用航空和火箭兩類發動機並聯，這是空天機研製的難點之一。

最近中國科技界頒發表彰項目名單，其中有一個國防項目“高超聲速強預冷空天動力”項目團隊，是反映空天機進展的一個窗口。            

 預冷發動機應用於高超聲速空天飛行器的推進系統。目前航空領域最常用的是渦輪發動機，渦輪發動機一般只能用於3馬赫以內的速度區間，一旦飛行速度超過3馬赫進入高超聲速領域，發動機就會遇到氣流過快、溫度升高的問題，而一旦氣溫顯著升高，發動機輸出功率就會急劇下降。在阿富汗戰爭中，美國直升機因環境氣溫過高導致發動機功率嚴重下降，載荷嚴重不足給機載作戰帶來了極大的困難。

預冷發動機通過對渦輪發動機冷卻，使吸氣溫度降低，功率和性能得到提升，然後與火箭發動機進行組合，最終得到空天飛機的動力——渦輪基/火箭基組合動力發動機。

　目前預冷實現途徑主要分為兩種：一是強預冷，即利用預冷器冷卻渦輪發動機； 二是射流預冷，即在壓氣機入口噴入冷卻介質使空氣流冷卻。世界各國具代表性的預冷方案包括美國MSE公司的射流預冷渦輪基發動機、英國REL公司的佩刀強預冷發動機、日本的吸氣式衝壓發動機、俄羅斯的深冷空氣渦輪發動機等。幾種強預冷空天發動機原理大致相同——使用低溫介質循環工作，吸收熱量，對高超聲速來流的高溫空氣“降溫”獲得理想的推力。

　其中“佩刀”採用雙模態設計，採用了氦氣和氫氣兩個製冷迴路先後對空氣進行冷卻。

日本ATREX發動機直接採用液氫作為冷卻劑、驅動渦輪的氣體和燃料。

俄羅斯的深冷空氣渦輪發動機，也採用燃料氫作為循環預冷劑。

之所以選擇液氫，是因為它吸熱後不但可以冷卻空氣，還能將自身從液態轉化為氣態，直接進行燃燒，可謂一舉兩得。這就是大多數空天發動機強預冷方案選擇液氫的理由。

　美國的MIPCC 方案，是在壓氣機前部加裝液體噴射系統，通過液體蒸發來冷卻進氣道中的氣流。

　中國“高超聲速強預冷空天動力”項目方案，應該是基於比較成熟的液氫方案，即使用液氫作為空天飛機第一級渦輪發動機的循環冷卻介質；之後，並聯火箭或超燃衝壓發動機，在進入太空前臨近空間領域使用，這就是空天組合式發動機。

目前，國外主要的強預冷發動機，都處於預研階段。而從全國科技表彰項目的標準來看，中國已經成功攻克了“強預冷渦輪發動機”這一關鍵性技術，已經可以應用在正在研發的空天組合發動機上。而強預冷發動機就是空天組合動力技術中最難跨越的那一個“門檻”，這表明，中國的空天飛機發動機已經取得了重要的突破，處於領先地位，有希望率先研發第六代戰機。 　　

空天戰機，要求要像普通飛機那樣起飛，可以自行進入外太空飛行和作戰。在太空真空環境，其速度可達到20馬赫以上，導彈和激光等武器可以達到一小時打遍全球的目標；同時保護己方衛星和飛船等太空設施，打擊敵方來犯太空武器。

由於美國已成立太空司令部，俄羅斯建立空天軍，太空已變成大國戰場之一。