 [原创]驳大秦铁鹰骑士的‘强烈建议航母派买本刚出版的《航空知识》学习一下什么叫高超音速飞行’
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好久不见这个ID了,现在又搬出这个东西来反对航母,呵呵!
先为大家简单解释一下他文中提到的冲压发动机
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 1913年,法国工程师雷恩。洛兰就提出了冲压喷气发动机的设计,并获得专利。但当时没有相应的助推手段和相应材料,只停留在纸面上。1928年,德国人保罗。施米特开始设计冲压式喷气发动机。最初研制出的冲压发动机寿命短、振动大,根本无法在载人飞机上使用。于是1934年时,施米特和G。马德林提出了以冲压发动机为动力的“飞行炸弹”,于1939年完成了原型。后来这一设计就产生了纳粹德国的V-1巡航导弹。
冲压发动机由进气道(也称扩压器)、燃烧室、推进喷管三部组成,比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。这一过程不需要高速旋转的复杂的压气机,是冲压喷气发动机最大的优势所在。进气速度为3倍音速时,理论上可使空气压力提高37倍,效率很高。高速气流经扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧。燃烧后温度为2000一2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。因此,冲压发动机的推力与进气速度有关。
冲压发动机的优势在于构造简单、重量轻、体积小、推重比大、成本低。简单的说就是一个带燃油喷嘴和和点火装置的筒子。因此常用于无人机、靶机、导弹等低成本或一次性的飞行器。同时由于推重比远大于其他类型的喷气发动机,非常适合驱动高超音速飞行器,如空天飞机、先进反舰导弹等。
但冲压发动机没有压气机,就不能在地面静止情况下启动,所以不适合作为普通飞机的动力装置。通常的解决方法是增加一个助推器,使飞行器获得一定的飞行速度,然后再启动冲压发动机。最常见的助推器为火箭发动机。
从上面的介绍可以看出,冲压发动机作为大秦剑士提出的空天飞机的发动机,是可行的,不过不知道是他只知其一,不知其二还是有意识忽略对他不利的东西。
空天飞机这个概念最早是在80年代中期,在美国的“阿尔法”号永久性空间站计划的刺激下,一些国家对发展载人航天事业的热情普遍高涨,积极参加“阿尔法”号空间站的建造。据估计,空间站建成后,为了开发和利用太空资源。向空间站运送人员、物资和器材等任务每年将达到数千次之多。这些任务如果用一次性运载火箭、载人飞船或航天飞机来完成,那么一年的运输费用将达到上百亿美元。为了寻求一种经济的天地往返运或系统,美、英、德、法、日等国纷纷推出了可重复使用的天地往返运输系统方案。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 但是经过多年研究,各国都发现这个方案远不如他们所预想的那么简单,归纳一下主要有以下几点:
1。目前设想的空天飞机的动力一般为采用超音速燃烧冲压发动机+火箭发动机或涡轮喷气+冲压喷气+火箭发动机的组合动力方式。但超燃冲压发动机的研制上存在相当多的技术问题,而多种发动机的组合方式又使结构变得过于复杂和不可靠。
2。空天飞机的空气动力学问题比航天飞机复杂得多。因为飞机速度变化大,马赫数从0变化到25;飞行高度变化大,解决空气动力学问题的基本手段是风洞。目前,就连美国也不具备马赫数可以跨越这样大范围的试验风洞。即使有了风洞还需要作上百万小时的试验,那意味着就是昼夜不停地试验,也需要花费100多年的时间。于是,只能求助于计算机,用计算方法来解决,而对那维尔斯托克斯方程的求解目前尚存在,许多理论上和计算速度上的问题。
3。当空天飞机以6倍于音速以上的速度在大气层中飞行时,空气阻力将急剧上升,所以其外形必须高度流线化。亚音速飞机常采用的翼吊式发动机已不能使用.需要将发动机与机身合并,以构成高度流线化的整体外形。即让前机身容纳发动机吸人空气的进气道,让后机身容纳发动机排气的喷管。这就叫做“发动机与机身一体化”。在一体化设计中,最复杂的是要使进气道与排气喷管的几何形状,能随飞行速度的变化而变化,以便调节进气量,使发动机在低速时能产生额定推力,而在高速时又可降低耗油量,还要保证进气道有足够的刚度和耐高温性能,以使它在飞行的过程中,能经受住高速气流和气动力热的作用,这样才不致发生明显变形,才可多次重复使用。
4。空天飞机在大气层中高速飞行的时候会由于与空气的剧烈摩擦而产生大量气动加热,气动加热有可能会使其表面达到极高的温度。机头处温度约为1800摄氏度,机翼和尾翼前缘温度约为1460摄氏度,机身下表面约为980摄氏度,上表面约为760摄氏度。有人可能会说,航天飞机都可以从外太空返回,这个应该不是问题。对于航天飞机是这样的,由于受气动加热的时间短,表面覆盖氧化硅防热瓦即可达到满意的防热效果,但对空天飞机这还远远不够。如果单靠增加防热层厚度来解决问题,则将使重量大大增加,而且防热层还不能被烧坏,否则会影响重复使用。
除了以上几点,大秦剑士的空天飞机还存在其他一些问题,拣主要的出来说吧
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空天飞机在高空高速飞行主要由这几个因素决定,大推力发动机,低阻力飞机外形,暂不提气动加热问题。大推力发动机大秦剑士提出使用冲压发动机,可是这家伙是个油老虎,耗油很大,换句话说,装有此类发动机的飞行器可以在某种程度上看作是一个高速飞行的油箱,而将此类飞机作为作战飞机,那就还有一个问题,为了高速飞行,飞机空气阻力要很低,外形要非常流线化,除了要严格控制飞机尺寸和外形外,飞机的武器只有内置的份,飞机的武器和飞机的燃油不仅要争重量还要争空间,如果再考虑到材料的问题,飞机设计更加难为。
有人会说可以为它提供空中加油,对一个速度达到五倍音速以上,高度在几万米高空以上飞行的东西,怎么为它提供空中加油呢,难道又造一个更大的冲压发动机推动的空中加油机?
现代战争已经进入了系统对抗的时代,任何一种兵器都只能是作为系统的一部分存在而发挥自己的作用,想一招鲜吃天下的时代早就过去了,空天飞机和航母都有自己的定位,不可能互相取代!
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