飞机时速一般是多少 飞机时速一般是多少米每秒( 二 )


1、高音速的涡喷发动机;2、旋转爆震发动机;3、亚燃超燃一体冲压发动机;一般不太可能测试的发动机类型有液氢超燃冲压发动机,因为这种发动机可以轻易超过10马赫,当然低于7马赫也能用,所以只能凑合下无法发挥出氢燃料超燃冲压发动机的性能 。另外预冷式涡轮变循环火箭发动机也不太可能测试,因为这是一种从0速度直接到入轨速度的“完美”发动机,这架飞行器不能满足测试要求,或者只能测试飞行包线中的一段 。
涡喷发动机:作为启动超燃冲压发动机的前奏
先来个铺垫,亚燃冲压发动机启动速度至少也要大于0.5马赫(音速倍数,1马赫表示1倍音速),超燃冲压发动机启动至少得大于4马赫,因此用超燃冲压发动机作为高超音速动力时需要两个前提:
1、火箭或者涡轮发动机推至4马赫速度;2、涡轮发动机推至超音速,点燃亚燃/超燃一体发动机;虽然亚燃/超燃一体的冲压发动机很不错,但在超燃冲压发动机仍然困难重重的情况下将两者结合难度太大,以火箭或者涡轮喷气发动机加速至4马赫显然更合理(涡喷在高速下比涡扇更有高速优势),在飞机动力中火箭发动机一般都不予考虑,因此如何将涡轮喷气发动机加速至4马赫就成了一个大问题 。
黑鸟动力:J58或许可以参考
能将SR-71推至3.2马赫的J58发动机或许值得参考一下,涡轮喷气和涡轮风扇的最大推力都是在加力燃烧室模式下达到的,J58发动机也同样如此,但为什么J58的发动机能达到3.2马赫并且可以长时间使用而其他发动机不行呢?
原因是使用加力燃烧室过久会超过燃烧室高温涡轮的极限温度,也就是可能会让高温涡轮“融化”,因此一般的战斗机发动机开启加力时有时间限制,一般也就在数分钟到10多分钟内,超过就不行了,但SR-71的发动机是可以的 。
原因很简单,J58发动机将第四级压气机的部分气体通过6条管道直接输送至加力燃烧室,与注入的燃油一起燃烧,达到了增推降温的目的!
不过各位不要以为J58发动机很优秀,其实这种1960年代的发动机涡轮前温度只有1093℃,我国的WS-13已经达到了1527℃以上,但J58以这种思维达到了增推降温方法确实非常优秀,这也是变循环发动机的原理,J58也成了变循环发动机的鼻祖,目前GE的XA100变循环发动机已经成功,推重比和耗油率都比F119都要优秀 。
我们就投机取巧,将WS-13的核心机改造成涡喷型变循环发动机,J58的变循环结构是最原始的,也最容易实现,但它仍然可以大幅增加加力推力,超过J58的3.2马赫一举突破4马赫,成为推动超燃冲压发动机启动的涡轮机,这点可能是高超音速路线中比较容易做到的 。
因此上文这个答案就将第一种涡喷发动机和第二种超燃冲压发动机一并给回答了,而MD-22将成为这种动力最好的装机实验对象,据笔者估计,这种组合的TBCC(涡轮基超燃冲压发动机)应该已经到了临门一脚的程度了 。
旋转爆震发动机:零速度启动,最佳动力
爆震发动机其实是一种比较“古老”的发动机,非常节省燃料而且排气速度非常高,这俩指数比目前流行的主要动力喷气式发动机都要好,原因有如下几个:
1、空燃比很低;2、爆轰波速度超音速;3、等容燃烧;空燃比就是燃料燃烧时的空气和燃料比例,一般燃烧比例要更高一些,而爆炸比例却可以很低,比如常见的氧乙炔火焰的混合比为例,一般气割时的高温蓝白色火焰的氧气与乙炔气体混合比大于1.2,也就是乙炔浓度大约为46%左右,当然也可以再低一些,但再低也不可能低至乙炔的爆炸浓度下限,因为乙炔的爆炸浓度范围为2.3%-72.3%!
空燃比低表示燃料消耗率也比较低,但它的爆轰波却很高、是以超音速传播的,比如一般的气体爆炸爆轰波可达1400米/秒,而喷气式发动机中的燃烧室速度却低于音速 。另一个则是等容燃烧,爆炸可以在开放空间内近似为等容燃烧,而喷气式发动机的燃烧室却是等压燃烧,压力过高就会排气泄压,影响了排气速度的提高 。
爆震发动机之所以无法实用是因为频率和连续点火问题,因为爆震发动机的推重比与频率有直接关系,一般的PDE(脉冲爆震)达不到如此高速,只能多管组合起来,但频率依然有限,PDE的爆震频率门槛是80HZ以上,目前也就在略高于此标准而已 。
旋转爆震就是一种解决爆震频率的问题,它的基本结构是一个环形燃烧室,起爆频率决定进气道和燃烧室的结构,以某种频率自持起爆工作,它的结构比较特殊,与兴趣的朋友可以研究一下这个结构图: