超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)

科技名詞定義中文名稱：超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)英文名稱：scramjetengine定義：燃料在超聲速氣流中進(jìn)行燃燒的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。所屬學(xué)科：航空科技（一級(jí)學(xué)科）；推進(jìn)技術(shù)與航空動(dòng)力裝置（二級(jí)學(xué)科）本內(nèi)容由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定公布航空航天噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料燃燒需要氧氣，但大氣層外沒有足夠的氧氣來維持燃燒。因此，飛往太空需要火箭推進(jìn)，還要攜帶燃料和氧化劑。即使像航天飛機(jī)這樣當(dāng)今最先進(jìn)的發(fā)射系統(tǒng)，液氧和固體氧化劑也占去了發(fā)射重量的一半，這才保證了在進(jìn)入地球軌道的整個(gè)航程中，燃料能持續(xù)燃燒。超聲速燃燒沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)可能是解決方法之一。它簡(jiǎn)稱超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑從飛行中獲取氧氣。節(jié)省重量，就意味著在消耗相同質(zhì)量推進(jìn)劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。經(jīng)過幾十年間歇式的發(fā)展，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)終于插上翅膀，成為現(xiàn)實(shí)。研究人員計(jì)劃在2007年、2008年進(jìn)行關(guān)鍵的全尺寸發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)，并在2009年展開一系列突破技術(shù)屏障的飛行試驗(yàn)。超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)原理超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)屬于沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)范疇。與一般的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)不同的是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣前與進(jìn)氣后都?xì)饬鞫季S持在5馬赫的高超音速以上。而一般的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)則需要把氣流減速增壓。但氣流速度一旦達(dá)到了5馬赫的高超音速以上時(shí)，氣流減速增壓所帶來的高壓強(qiáng)高溫度會(huì)超過發(fā)動(dòng)機(jī)材料承受極限。所以解決最好的辦法就是以高超音速吸氣后經(jīng)過燃燒后馬上高超音速噴出。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)滯留的靜壓靜溫就不會(huì)威脅發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)作。而其中超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)之一是點(diǎn)火技術(shù)，在高超音速中添加燃料并點(diǎn)火無異于在龍卷風(fēng)中點(diǎn)燃一根火編輯本段枝術(shù)現(xiàn)狀目前，有很多國(guó)家尋求超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方面的技術(shù)突破，美國(guó)的研發(fā)進(jìn)展已進(jìn)入到工程階段，美國(guó)在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)開發(fā)上的花費(fèi)已經(jīng)超過10億美元，其中僅X-51項(xiàng)目總成本就花掉2億美元。主要有三個(gè)項(xiàng)目進(jìn)入飛行測(cè)試階段HTV-2項(xiàng)目2010年4月22日，美國(guó)空軍使用“米諾陶”-4運(yùn)載火箭發(fā)射了美國(guó)快速響應(yīng)全球打擊系統(tǒng)的高超聲速滑翔試驗(yàn)平臺(tái)HTV-2，但HTV-2發(fā)射后9分鐘即與美軍失去了聯(lián)系。軍方尚未查清失敗原因，但是HTV-2在空中成功進(jìn)行了數(shù)次機(jī)動(dòng)，并達(dá)到20倍音速，下次試驗(yàn)初步定在2011年初。HTV-2是個(gè)無動(dòng)力超聲速滑翔器，旨在收集在大氣層內(nèi)進(jìn)行高超音速飛行狀態(tài)下，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和空氣阻力摩擦數(shù)據(jù)。X-51項(xiàng)目X-51可以達(dá)到馬赫數(shù)6以上,2010年5月26日.當(dāng)?shù)貢r(shí)間上午10時(shí)左右，左翼裝載了X-51的空軍飛行試驗(yàn)中心的B-52同溫層堡壘的從加利福尼亞州南部太平洋海岸的軍事基地起飛。然后，在飛至5萬英尺的高空時(shí)，釋放X-51。四秒鐘后，固體火箭助推器驅(qū)動(dòng)的X-51已提速至約4.8馬赫。這時(shí),X-51的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，并成功與固體火箭助推器分離。X-51試驗(yàn)飛行最高速度達(dá)馬赫數(shù)6,此時(shí)前端鼻翼的溫度達(dá)到了1480°C。按照預(yù)期，X-51會(huì)自動(dòng)飛行5分鐘，加速到6馬赫，時(shí)速將近6400多公里，然后墜入太平洋，X-51發(fā)動(dòng)機(jī),利用新型冷卻系統(tǒng)和最好的噴射燃料。X-51項(xiàng)目成熟后，一方面可以向太空發(fā)射衛(wèi)星、運(yùn)送物資，將美國(guó)空軍的行動(dòng)范圍和作戰(zhàn)空間拓展到外太空；另一方面，又可以對(duì)全球目標(biāo)發(fā)動(dòng)“即時(shí)打擊”。NASA的X-43A項(xiàng)目X-43A氫氣動(dòng)力小型超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在一項(xiàng)耗資2.4億美元的測(cè)試項(xiàng)目中，X-43A首先通過特制的掛架，掛上B-52的導(dǎo)彈發(fā)彈掛架，然后B-52起飛，進(jìn)入太平洋上空17000米高度，接著B-52空投，之后“半人馬座”火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火射出，當(dāng)加速至3倍音速時(shí)，火箭脫機(jī)，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。在在10秒內(nèi)加速至馬赫數(shù)9.6，約1.1萬千米/小時(shí)。整個(gè)過程進(jìn)行得比較順利，試驗(yàn)取得園滿成世，為研制更大功率的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)打下了一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。美國(guó)長(zhǎng)期尋求超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。1980年代中期，里根總統(tǒng)要求研發(fā)X-30國(guó)家航空航天飛機(jī)，驗(yàn)證以超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)3小時(shí)從紐約到東京的飛行器。雖然沒有研發(fā)出具