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图注:美国SR-72新一代高超音速作战飞机平台
10月1日国庆阅兵式上,无人作战第一方队中,无侦-8高空高速无人机的亮相震撼世界,被外媒评价为本届阅兵式上最震撼人心的四种新型装备之一。然而不少人却对无侦-8采用火箭发动机作为动力装置有所诟病,认为火箭发动机十分落后,无侦-8采用它,拖了总体技术的后腿。那么,采用火箭发动机真的就是落后吗?
火箭发动机确有明显缺陷从无侦-8的机尾我们可以看到两个并排紧密排列的发动机喷口,从发动机喷口的尺寸和样式我们可以判断,这是两个火箭发动机,而且没有用于机动控制的矢量摆动机构。于是有的人就据此推断,其技术水平低下,依然采用火箭发动机,没有采用吸气式涡轮发动机或者是超燃冲压发动机,似乎是一款采用过气技术的侦察机。
讨论者之所以将火箭发动机称作“过气技术”,主要有四方面论据:第一、上世纪40、50年代时火箭发动机曾作为战斗机的动力装置进行过大规模研发和试验,但随后便被涡轮喷气式发动机所取代;第二、火箭发动机与喷气式发动机(包括涡扇、涡喷和冲压发动机)相比,需要自带氧化剂,大幅挤占载荷重量;第三、火箭发动机与喷气式发动机相比比冲低(即油耗高),因此航程很短,同时还无法像喷气式发动机那样长时间工作,只能多次脉冲式点火;第四、火箭发动机几乎不具备像喷气式发动机那样的可多次重复使用的能力。
图注:无侦-8头部尖锐、背部隆起成弧形,这都是新一代高超声速乘波体飞行器的普遍特征
无侦-8采用火箭发动机是务实之举那么无侦-8采用火箭发动机就代表落后吗?
首先我们必须指出,就目前而言,高超声速飞行器如果能采用喷气式发动机等吸气式发动机作为动力装置的话,很显然在技术上比火箭发动机要优越得多,它具有比冲高(油耗低)、机动包线范围宽、主动推进时间长(火箭发动机不能长时间持续点火工作)、能够自主起降(如果采用涡轮 超燃冲压组合发动机,就能实现自主起降,无须由载机投放)等优点。
然而从目前技术来看,超燃冲压发动机在世界范围研制仍处于初级阶段,距离成熟应用还有极其遥远的距离,2019年8月10日,也就是两个月前,美国空军实验室与诺斯罗普格鲁曼公司联合开发的一款超燃冲压发动机,刚刚成功进行了测试,并实现了最大13000磅的推力,这仅仅也只是刚刚实现正推力,而距离推动一架尺寸不小的高超声速侦察机还为时尚远。而诺格公司是目前美国超燃冲压发动机技术最为领先的企业,它与美国空军实验室联合开发的这台技术验证机,已经代表了世界超燃冲压发动机技术的最新技术水平。从目前来看,至少十年之内,超燃冲压发动机都很难走向成熟实用。
既然采用吸气式发动机从技术上讲不切实际,那么采用成熟的火箭发动机就是最务实的选择。
图注:从后面可以看出,无侦-8采用两台液体火箭发动机作为动力
目前实用的火箭发动机主要包括固体发动机和液体发动机两类,那么无侦-8采用的又是哪一种呢?从比冲要高和多次点火启动这两个要求来看,可以判断无侦-8采用的应该是两台液体火箭发动机。
采用液体火箭发动机有两个好处,第一个就是相比固体发动机,液体发动机有着比冲大的优势,携带同样质量的燃料,它飞行距离更远;第二,由于无法采用一直主动工作的吸气式发动机,那么在采用火箭发动机的时候,我们就希望它主动工作时间尽量能够长一些,能够实现多次点火。而液体火箭发动机恰恰能实现这一期望。
可以说,采用液体火箭发动机的无侦-8的工作模式是这样的——液体火箭发动机先点火主动工作一段时间,然后停机无动力滑翔,然后再重新起动点火,再次主动助推,而后再次关机滑翔,周而复始。通过这种办法,可以在有限的条件下实现无侦-8具有一定的主动机动能力,虽然这还远远无法与吸气式发动机相比,但对于无侦-8这样的高超声速侦察平台而言,已经足够用。
很显然,用相对“落后”但却成熟的动力系统让一款先进技术平台先投入实用是务实之举。
图注:D-21高空高速无人侦察机
“双四”指标,比黑鸟和D-21更强此外,采用火箭发动机还有一个优势——由于不需要从外界获得氧化剂,采用火箭发动机的无侦-8可以在气动力允许的范围内飞得更高,在临近空间的工作高度更高,更难被发现和打击;而更高的高度,同样意味着更稀薄的空气和更低的阻力,因此采用火箭发动机也可以使无侦-8比采用吸气式发动机的同类飞得更快。据外媒援引专家推测,无侦-8的飞行高度可达135000英尺(约40000米),速度超过4马赫,即达到所谓“双四”的标准,这比美国号称从来没被击落过的“黑鸟”高空高速侦察机和D-21无人侦察机的“双三”标准明显更强。
图注:诺格公司和美国空军实验室联合研发的新型超燃冲压发动机正在试验
先用再改更有好处美国也有与无侦-8类似的采用乘波体布局的新一代高空高速侦察机,比如SR-72等,但由于要采用的吸气式动力尚未成熟就位,所以目前还停留在设计蓝图阶段。而无侦-8采用务实的动力方案,则已经率先投入实用。这不光可以让高超声速平台先投入实用,同时在使用中比起在实验室里,更能积累和获得有益的经验,更能在真实的高空高速状态下考验气动布局设立是否合理、热防护系统是否管用,以及整个平台的“成色”,对于我们下一阶段使用更先进的吸气式发动机对其进行改进,奠定了更坚实的基础。
我们这种“先用再改”的思路,比起美国人“一步到位”的思路,显然在使用上更有优势,毕竟真实的使用环境比起飞行试验环境更能考验飞机平台,能更快促进平台成熟和进步。
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