能不能制造一种像飞机一样起飞的太空飞船呢?
能不能制造一种像飞机一样起飞的太空飞船呢?答案是可以的。这种就是空天飞机,它可以像飞机一样起飞,然后加速进入地球轨道,最后再自行返回地球并像飞机一样着陆。但是目前它还只是存在于理论之中,现实中我们就只能实现最后的过程,让飞船像飞机一样着陆。在进入轨道的阶段,它要借助火箭的帮助。
要让这种空天飞机得到实现,我们需要的是高超音速飞行器技术,因为要想进入环绕地球的轨道,它就必须要达到第一宇宙速度。这其中最重要、最关键的就是高超音速呼吸式推进系统。
我们知道,飞机依靠航空发动机提高推力。一般来说,在3马赫以下的情况下,涡扇发动机工作得非常好。该发动机通过进气道将大气吸入压气机中,然后压气机对这些大气进行增压,以提高燃烧的效率。经过增压的空气流入燃烧室和燃料混合进行燃烧,燃烧后的燃气冲击涡轮叶片把热能转化为机械能,之后再经过尾喷管排出。
但是,这种设计在高超声速时就很难工作,因为它的内部是一些转动的部件,在高速时会达到极限。1935年,有一位工程师提出了冲压发动机的概念。随后,为了解决高超音速的困难,超音速燃烧冲压发动机(简称超压冲压发动机)的概念也被提出来了。
这种发动机没有任何转动部件,它依靠的是超音速气流产生的激波来对气体进行增压,因此它非常适合5马赫以上的高超音速飞行。但是,也是因为这个特点,它无法在5马赫以下工作。除此之外,由于气流速度非常快,它的燃烧也非常不稳定,想一下蜡烛被风吹灭就可以了。还有,它的热效率也会随着马赫数的增加而降低,也就是说速度越快它的推力就会越小。
为了解决这两个问题,我国研制了站立式斜爆轰冲压发动机,它把扩散燃烧改为了斜爆轰,并在马赫数为9的风洞中成功通过了实验。理论上,它可以达到20马赫的速度。如果它最终能实现,那么我们离空天飞机又更进了一步。
文章来源:《飞机设计》 网址: http://www.fjsjzz.cn/zonghexinwen/2021/0329/516.html