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中国突破16马赫斜爆震发动机 假的?
送交者: 三把刀 2025年03月05日23:21:53 于 [军事天地] 发送悄悄话

2月26日,香港《南华早报》称,中国科学家们“已开发”出世界上第一台使用航空煤油的斜爆震发动机,飞行速度可达16马赫(相当于时速2万公里),一时间引起了巨大轰动。不过仔细想想这件事,可能并不符合实际情况。

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▲《南华早报》报道原文,图片来源:网络

因为这短短一句话中,蕴含的信息量是相当丰富,因此需要简单拆解一下。首先是16马赫的超高速度。这是个什么概念呢? 先说航空领域,美国F-22战斗机的最高速度大约为2.25马赫,虽然不是最快的,但是已经是人类战斗机的顶尖水平了。而目前人类所造的速度最快的飞行器之一,是美国NASA的X-43A技术验证机。

最理想状态下,速度大约为9.6马赫。如果这台16马赫的发动机已经实用,那么装上了某个飞行器后,它的性能将直接“逆天”。考虑到赤道的总周长不过40075公里,这个飞行器有能力在2个小时左右就环绕赤道飞行一圈。粗略计算一下可知,上海到北京的距离大约为1200公里,上海到洛杉矶大约有10000公里。那么这台飞行器,只需要花不到4分钟的时间就可以完成第一趟路程,不到30分钟,就能飞越整个太平洋。

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▲X-43A,图片来源:网络

如果这种飞行器存在,那么放在航天领域也一样颠覆。实际上第一宇宙速度也就是进入近地球轨道的速度为28440公里/小时,第二宇宙速度即摆脱地球引力的速度为40320公里/小时。虽然16马赫飞行器还差一点意思,但距离第一宇宙速度已经非常接近。达到它,似乎也就是“一脚油门”的事——都16马赫了,再弄个20马赫的,好像努力努力也行。

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▲航天器再入想象图,16马赫飞行器的飞行场景和它差不多,图片来源:网络

现实中,这种飞行器的飞行状态一定会非常震撼,因为16马赫状态下,它差不多和载人航天器再入大气层时的速度差不多,也和部分洲际弹道导弹进入末端垂直打击时候的速度差不多,它将会在大气层内擦出非常耀眼的火光。

不过这种飞行器肯定得是无人驾驶的才行,因为即使是经过了严苛训练的航空航天员,最多只能承受9个G左右的加速度。那么这台飞行器从0加速到16马赫,就拿9个G来计算好了,也需要63秒时间,飞行距离大约为170公里。这还只是理论计算,毕竟在极限9个G状态下让人类挺过63秒是非常困难的。所以就算是发动机有这个能力能飞16马赫,装这台发动机的飞行器也没办法有人驾驶,否则就需要几分钟甚至十几分钟才能达到16马赫。

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▲9个G对于人类而言已经非常极限,图片来源:网络

总之,如果这种发动机真的存在,那么颠覆性通过以上列举的案例,肯定不难理解。问题在于,《南华早报》的报道实际上严重夸大了情况。《南华早报》引述的专业性研究论文是一篇名为《RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究》的报道,来自中科院力学研究所,权威性不容置疑。论文提到,中国完成了全球首例用航空煤油驱动斜爆震发动机的实验,这绝对是一个创举。但是关于“16马赫”这个速度,根本不存在。

论文原文提到16马赫速度的只有1处,那就是1978年美国开展的斜爆轰发动机试验证明,斜爆轰发动机具有拓展到6~16马赫的宽域飞行范围的能力。换句话说,6~16马赫,是斜爆轰发动机的一个理论研究数值,16马赫大致是斜爆轰发动机可能的理论极限速度。这篇文章只有引言部分提到了16马赫,剩下的主要内容可以说和16马赫毫无关系。

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▲《RP3航空煤油斜爆轰发动机试验研究》原文,图片来源:网络

所以简单总结一下:第一,中国并没有16马赫的斜爆轰发动机“问世”或者进入“实用状态”。第二,论文中也没有进行所谓能达到16马赫的斜爆轰发动机试验。这篇论文的核心内容只有一个:在JF-12风洞中进行了一次速度9马赫,维持时间大约几十毫秒的实验,验证能否使用航空煤油驱动斜爆轰发动机。

为什么只有9马赫呢?因为这就是JF-12风洞的极限。那为什么实验时间仅有几十毫秒呢?这是因为这种类型的实验通常特别“费钱”,没有足够的经费来支撑进行长时间的实验。那么,为什么要验证航空煤油驱动斜爆轰发动机的可能性呢?这就要说斜爆轰发动机的具体原理了。

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▲斜爆轰发动机的原理和两种类型,图片来源:网络

简单来说,人类目前所研究过的吸气式发动机不管是什么类型的,原理都是缓燃式的发动机,它们的速度基本上只能达到10马赫以下。而要突破10马赫以上的更高速度,就必须使用爆轰发动机/爆震发动机。爆震发动机就是让燃料在发动机内产生爆炸,这样能够产生更多的能量,能使得飞行器达到更快地速度。

所谓斜爆轰/斜爆震,指的是依靠斜激波而非正激波引起爆震的发动机类型,总之斜激波是高超声速领域内的一个概念,是高速气流撞击在斜板上而产生的,可以被斜爆轰发动机利用来产生爆震燃烧。依照过去的研究成果,斜爆轰发动机需要使用的燃料是氢气+碳氢化合物,但是氢气非常不容易携带和储存,于是中国科学家们想到了使用航空煤油。航空煤油不是不能用来驱动,但是会增加发动机本身的设计难度。中国之所以要进行这方面的研究,其实就是希望把斜爆轰发动机推向实用化。毕竟将来航空使用斜爆轰发动机的飞行器,携带氢气罐方便还是携带航空燃油罐方便,这是一目了然的事情。

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▲中国使用航空煤油驱动斜爆轰发动机的过程,图片来源:网络

总而言之,中国的实验表明,我们有能力设计出使用航空煤油驱动的速度9马赫的斜爆轰发动机,但实际上,因为驱动时间太短,这一型号发动机距离实际使用还有距离。至于它会用在导弹或者高超声速飞行器上等等问题,这已经是非常非常以后的事情了。

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