洛克希德或证明暗星精湛音速飞机存在! 10倍音速究竟何如完结?

发布日期:2022-08-24 23:18    点击次数:195

洛克希德或证明暗星精湛音速飞机存在! 10倍音速究竟何如完结?

洛克希德·马丁公司官方推特的一条推文非常值得关心,其是这样写的:

An Enduring Legacy | A Disruptive Future

恒久的遗产 |颠覆性的异日

A need for speed connects the SR-71 and conceptual Darkstar aircraft that our Skunk Works® team developed for the big screen.

对速率的需求将SR-71和咱们Skunk Works ®(臭鼬工场)为荧幕拓荒的倡导性Darkstar飞机关系起来。

似乎以一种非常贫困的神气在奉告环球,出现时《壮志凌云2》中的“暗星”精湛音速战争机或可能真的存在,况兼是“臭鼬工场”瞎想的,它的性能究竟何如?10倍音速又是何如完结的?

《壮志凌云2》中的“暗星”战争机:情节符合逻辑吗?

对《壮志凌云2》中以F/A-18和F-14连气儿干掉SU-57的情节咱们就不评价了,这个环球心里都特别,不外在来源阿汤哥演出的彼得·米歇尔上校驾驶的“Dark Star”却非常感意思意思,尽管惟有短短的几分钟,但却让环球看得十分过瘾。

暗星:从腾飞到10马赫,再到解体,逻辑上是否行得通?

影片开动没多久,暗星就出场了,这架小展弦比的震动器有一个非常机敏机头,两侧机翼各中置一台发动机,米歇尔上校启动发动机后径直将节流阀推到底,发动机应该是处在了加力打消气象,尾喷口喷出长长的尾焰,在臭鼬工场的基地的跑道上滑行了很长距离才腾飞。

从跑道极度小角度腾飞时,差点将跑道极度的一个值班室房顶掀飞,军少将切斯特·肯恩的司机被吓得抱头躲在车旁,这是问候《壮志凌云1》中的镜头!

米歇尔上校驾驶飞机以一个相比大的迎角爬升,这暗示这架飞机的剩余能源相比充足,然后渐渐将速率拉到3.5马赫以上,这暗示是音速的3.5倍。从涡轮引擎转向超燃冲压引擎时影片没顶住转念速率,但前文有个3.5马赫,可能等于这个速率。

升起进气道隔板,气流从涡轮引擎转到了超燃冲压发动机部分,这个引擎启动后暗星的速率刷刷地往上提,很快速率就飞腾到了7.1马赫,机体前部也开动发红,这是精湛音速下激波加热的效劳。

最终暗星震动器的速率沉稳在10马赫,为止室内一派忻悦,但很快环球的笑貌凝固了,因为米歇尔上校还在操作超燃冲压发动机的节流阀,速率10.1、10.2、10.3.......蓦然暗星震动器机身振动起来,然后很快就失去了监控信号,夜空中开出了一派绚丽的火花,暗星机体无法承受如斯高速下带来的振动,解体了。

镜头切换到了大地,米歇尔上校穿戴震动服磕趔趄绊地站在路边,回了回神,踉蹒跚跄走进了酒吧,这暗示他弹射告捷了!

逻辑上基本正确,但弹射跳伞有问题

刚开的滑行距离很长,有人觉得这飞机能源这样刚劲,应该早就腾飞了,还有至交觉得是为了安排跑道极度的那一下冲击才那么长,事实上这个情节还基本算合理的。

因为这架飞机筹谋是10马赫速率,在这个速率下产生升力的不是常见的机翼升力为主,而是产生的激波,也等于美军此前曾有过的“驭波者”,骑在激波上震动,这种以激波升力为主的震动器在低速下空气能源的升力是很差的,因此需要长长的跑道加快到饱和速率才腾飞亦然不错清爽。

另一个问题是半途切换精湛音速神气是切换发动机隔板,这暗示装了两种类型的发动机,区分玩忽低音速和高音速,启动到低音速是涡轮引擎(可能是涡喷引擎,也可能是变轮回引擎),然后是超燃冲压发动机,因为能当作精湛音速能源的,超燃冲压发动机是位数未几的其中一种。

临了的跳伞基本是分歧理的,但也弗成算是BUG,因为此次跳伞莫得弄巧成拙成立镜头,在如斯高音速下跳伞,必须连合座座舱脱离后,延缓到低音速或者亚音速后再二次弹射开伞,而且必须要有饱和的强度,不然在10马赫的速率下绝大部分结构都可能解体。

假如人体径直跳伞泄露在10马赫的气流中,无疑和10层楼往下跳也差了不大,人体是执意无法承受如斯冲击的,但《壮志凌云2》莫得顶住这个情节,尽管分歧理但也不算大的BUG。

“暗星”战争机:10倍音速究竟何如完结?

尽管《壮志凌云2》中“暗星”震动器基本符合逻辑,但并不暗示符合科学,因为使用旧例燃料的超燃冲压发动机速率基本在6~7倍音速,达到10倍以上根蒂就不可能!

暗星震动器:本质中对应的是SR-72?

在WIKI《壮志凌云2》页面中的“暗星”震动器团结径直指向到了SR-72的页面上,这是洛克希德再2013提倡的精湛音速无人机倡导,不外据网传的音问2007年前就开动了,其用途是谍报、监视和有观看(ISR),异日入伍技术可能是2025年。

SR71与J58发动机:变轮回发动机使命旨趣

SR-72的前身是1964年12月22日试飞告捷的SR-71,这架在其时看来实足属于变态的飞机,其最高速率可达3.32马赫,最高升限为25.9千米,最大航程为5400千米,这个速率,其时的防空导弹都要快追不上了,是以SR-71也曾犹如无人之境一样收支前苏联领空。

SR-71装备的等于普惠公司拓荒的J-58第一代变轮回发动机,这款发动机识别度非常高,诸位看到过的应该是如下印象长远的像片:

这两张图片都是J58变轮回发动机掀开加力时的气象,尾喷管还是被烧红,环球也频繁用它来当作SR-71滂沱能源的记号,但其实SR-71的整机推重比很差,大要惟有0.382控制,能达到如斯高音速仅仅气动瞎想效劳和发动机的原因。

SR-71的机身就无须说了,环球都能看到,热门资讯如斯修长且反学问的气动外形,臭鼬工场的工程师脑袋真实开挂了,可是除了气动外形外,普惠的J-58变轮回发动机当然要算最大的元勋,诸位看到这台发动机时一定不解白这几根管子是干嘛的:

这几根管子的作用是将第四级涡轮的高压气流引出送入加力打消室,它的使命经由是这样的:在2.2马赫以下时与旧例的涡喷发动机莫得两样,但到了2.2马赫以上时涡轮成为了退却发动机推向更高速率的贬抑,因此径直将部分气流畅过6根旁通管注入加力打消室,幸免加力打消室在高温下熔解,改善了极速下的发动机工况。

有人将这种工况清爽为冲压格局,其实根蒂不是,它也无法冲突涡喷的极限速率,之是以叫做变轮回是因为在它不错在局部改善发动机的涵道比,但并非透澈改革工况,它仍然是一台涡轮机带动的引擎,包括现时最新的发动机比如通用的GE XA100和惠公司XA101。

这两种发动机比J-58更透澈,通过在不同压气级位置引出气流,流向冷却发动机的外涵道(涡扇气象),或者插足加力打消室,不错在低速时使命在相比大涵道比的涡扇发动机气象,此时发动机工况是大推力省油,而在跟着速率进步,则渐渐切换成小涵道比的涡扇直至0涵道比的涡喷气象,此时发动机的工况是极速。

但涡轮是涡扇照旧涡喷,都有一个高速的贬抑:当作压缩空气用的涡轮,因此涡喷的极速达到3马赫后也很难往上走了,要更高的速率,必须拿掉涡轮,这等于冲压发动机或者另一种爆震发动机的时期了。

SR72与发动机:超燃冲压照旧爆震发动机?

2006年开动,洛克希德就和Aerojet Rocketdyne在HTV-3X的基础上拓荒吸气式超燃冲压发动机,SR-72的使用的是TBCC系统,这是涡轮发动机+冲压发动机的结构缩写,它的使命经由是这样的,零速率下涡轮发动机启动(可能是涡喷发动机,也可能是变轮回发动机),比及2~3倍音速后切换成亚燃冲压直至超燃冲压发动机(亚燃和超燃的区别是打消室的气流速率)。

两台发动机使用吞并个进气道和尾喷管,仅仅在不同速率的时候自动切换进气道和尾喷管,因此在《壮志凌云2》中的隔板切换也基本符合逻辑,但就如前文所述,超燃冲压发动机有一个纰谬,当速率越来越高时吸气时超燃冲压发动机打消室前的空气温渡过高,与排气温度差距太小,形成推力不及,要达到更高速率,预冷超燃冲压发动机出现了。

发动机瞎想的燃料是碳氢燃料,比如航空煤油,因为老本低加油浮浅,但预冷超燃冲压发动机的瞎想燃料是液氢,它的预冷超级给力,因此从液氢的超燃冲压发动机最高速率可达12马赫,但碳氢燃料的超燃发动机只可达到6~7倍控制。

氢燃料和碳氢燃料相助不同发动机的速率范围

SR-72的瞎想筹谋是6倍音速,因此咱们成心义确信这是使用碳氢燃料的发动机,也有可能用的和SR-71这种特殊竖立的碳氢燃料,假如要完结更高的速率,只可使用氢燃料,但这种燃料确切有点贫苦,因为要低温保存,而且还存在裸露问题。

爆震发动机也存在局限性

不管是涡喷照旧涡扇,又或者变轮回与亚燃冲压发动机,打消的神气都是爆燃,是等压打消,也等于说这是一个半阻塞的盛开空间,压力太高就会泄压,这种类型叫做等压打消,打消速率极限低于音速,这两个问题都会导致速率难以进一步进步。

而爆震发动机是在空气与燃料羼杂后的“爆炸”,爆轰波传播速率不错爽直越过音速,比如放浪羼杂的自然气爆轰波速率就会越过1400米/秒,在超音速气流畅过打消室内撑持打消并莫得问题,而且蓦然的高压远超级压打消的发动机,这种工况不错雷同为等容打消,排气速率更高,也解救更高的气流畅过打消室。

因此爆震发动机亦然妥当精湛音速下使命的,不外使用碳氢燃料的爆震发动机相似会受到精湛音速的局限,使用氢燃料速率不错更高,现时相比可能告捷的有两类,一类是旋转爆震发动机,其列国冲突的并接近实用进度的更高一些。

还有一类是斜激波爆震发动机,这个和超燃冲压发动机使命的工况有些相似,超燃冲压发动机的打消室,据称也处在等容打消气象,不然这个还没烧就被排出打消室了。这个斜激波爆震发动机难度太高,据现时尊府惟有中国有冲突,其最高速率可达14马赫以上,但到现时为止还仅仅在风洞中完结。

从SR-72的参数来看,大要率是超燃冲压发动机,不外美国在吸气式精湛音速发动机在近几年才有写冲突,想要在2025年前装备SR-72似乎还有些贵重,但美国的变轮回发动机如实冲突了,据坊间传说,我国的超燃冲压发动隐私强于美国,但变轮回发动机逾期于美国。(完)



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