空天飞机动力系统的特点是什么?

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作者:老军001

空天飞机的动力与常规飞机相比最大的特点,它要进行跨介质工作,在大气层内和临近空间不同环境状况下都要能正常工作,而常规飞机的发动机针对的仅仅是大气层内,主要是25000米以内的工作环境。

目前而言,空天飞机工作的介质环境大致可以分为三个范围,一是距离地面大约30000米以内,这个地方是目前绝大多数常规飞机飞行的范围,使用的主要是涡轮喷气发动机。二,在超过30000米,到50000或60000米的地方,由于地球引力作用变小,空气就非常稀薄了,这个时候如果使用涡轮喷气发动机,就没有足够的空气进入发动机燃烧室,发动机就得熄火。因此目前大多数战斗机的实用升限都在25000以内,只有美国SR-71“黑鸟”能在30000高处飞行,但是他使用的发动机与一般常规飞机还不一样。在这个空气稀薄的区间,空天飞机要正常飞行,就必须使用另一种吸气式发动机——冲压发动机。因为冲压发动机工作的要求速度比涡扇发动机更高,飞机飞得快,那么就有更多的空气进入到冲压发动机燃烧,这样一来就可以解决稀薄空气中燃烧氧化剂问题。三,当空天飞机飞行高度超过60000米,达到100千米甚至于更高的高度位置,这里的空气已经稀薄到连冲压发动机都无法工作的地步,属于与外太空环境类似的临近空间了,这里就要用航天器上广泛使用的火箭发动机来推动。

简单的说,空天飞机要在不同的环境下飞行,因此就需要有适应不同的多种动力装置。

更进一步说,为了适用跨介质要求,就必须要有多种组合形式,比如将涡轮喷气发动机和冲压发动机组合起来,组成涡轮基组合循环发动机,或者将冲压冲压发动机和火箭发动机组合起来,组成火箭基组合循环发动机。还有一种就是正在研制的一些新概念发动机,譬如脉冲爆震火箭发动机(这是一种燃烧化学能并在短时间内转变成高效机械能的非稳态化学反应发动机)等。

目前看来,这些多种发动机组合,就技术前景而言完全可以做到,唯一的缺点是复杂,可靠性低。

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