最近一消息引爆了全球航空航天圈,我国成功研制出了世界上速度最快的航空发动机,飞行速度达到16马赫,换算时速19500公里。

以目前世界上最快的战机美国F-22“猛禽”为例,它的最高速度是2.25马赫,换算下来时速大概2778公里。对比之下我国这台16马赫发动机相当于7架F-22叠加的飞行速度,



去年12月底,社交媒体上流传的两款中国最新型战机

假设传统民航客机从北京到上海大约需2小时,使用这台16马赫发动机全程不到4分钟就能到达,速度之快连防空系统都来不及反应,这类发动机一旦用于军事领域,带来的影响将是颠覆性的。

最让西方人破防的其实还是燃料技术,以往发动机要想达到超高音速必须使用氢气之类的特殊燃料,可这类燃料的燃烧效率虽然高,但储存难度大、成本高。

我国发动机使用的只是日常民航飞机都在用的普通航空煤油,不仅降低了成本,还大大提高了发动机的实用性和普及潜力。无论是在民用航空领域,还是在军事领域,这种发动机都具备巨大的发展空间。



航空发动机的“工业皇冠”地位

在很多人的认知中,航空发动机听上去是有点陌生的,其实它才是整个工业体系中的高端王者,跟多人都叫它“工业皇冠上的明珠”。

航空发动机不仅是飞机的“心脏”,更是人类工业制造的集大成者,生产一台航空发动机不仅需要超高的制造工艺,还必须有技术集成和尖端材料应用,这么看来,能制造航发的国家一定是工业和科技实力的集大成者。

航空发动机的构造非常复杂,一台普通航空发动机至少有三万多个零部件,进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和排气装置这五大核心部件更是其中的关键。



航空发动机在工作中的环境是十分恶劣的,这些看似独立的部件必须在高温高压的条件下相互配合,燃烧室和涡轮的工作环境最是恶劣,不光要面临动辄上千摄氏度的温度不说,压力也远超常人的理解范围。

既然工作环境恶劣,那对部件材料的要求就非常高了,不但要具备超强的耐高温高压能力,还必须具备轻量化特点。

飞机上天是需要考虑推力的,推力又跟重量成反比,为了保证发动机效果,一般都要使用高温合金和钛合金材料,现代航空发动机中的高温合金使用量能占到发动机总重量的40%到60%,燃烧室和涡轮叶片等热端部件基本都要用到这些高端材料。



除了材料选择之外,制造工艺也同样令人头疼,发动机叶片不仅要在高温高压的环境下高速旋转,还要保持极高的精度和结构强度。

哪怕叶片上出现一丁点瑕疵都有可能导致发动机在实际运行中出现严重故障,因此对叶片的制造精度要求达到了微米级,毫不夸张地说,每一片叶片都是现代工业顶尖技术的结晶。

很多人可能觉得航空发动机的工作原理听起来挺简单的,不就是把空气吸进去,点燃燃料然后喷出去产生推力吗?可这种“简单的复杂”才是航空发动机的难点所在。

压气机、燃烧室和涡轮这三个核心部件必须在高温高压环境下完美协作,这其中的技术协调和优化往往占据了80%以上的研发精力,科研人员常常需要通过成百上千次的试验,才能找到最佳的设计方案和材料搭配。



我国在航空发动机领域的发展从来都没有一帆风顺,早期由于技术基础相对薄弱,我国不得不从国外引进部分核心技术。但通过多年潜心研究和自主创新,我国已经逐步突破了多项技术瓶颈,甚至取得了全球最快航空发动机的殊荣。

虽然科研人员经历了不少挫折,但正如斜爆轰发动机所展示的那样,我国的科研团队已经站到了世界最前沿,开始引领这一领域的未来发展。

中国逆袭:从“心脏病”到16马赫的突破

这些年中国航空发动机的发展历程经历了不少坎坷,最让人心酸的就是那段被称为心脏病的日子。

那时我们的航空工业刚刚起步,基本没有自主研发能力,许多核心技术都掌握在其他国家手中。



我们只能依靠进口发动机解决最基本的有无问题,这在很大程度上限制了我国航空工业的自主发展,就算是歼-20这样的国之重器在早期也只能仰赖国外发动机。

这对一个有远大航空抱负的国家来说是不可接受的,好在我们的科研人员并没有因困境而灰心丧气,为了实现突破,中国在航空发动机领域倾注了大量资源,终于从最早的技术引进消化吸收逐步走到了今天自主创新独立研发的阶段。

多年的潜心研究和开发后,我们逐渐减少了对国外技术的依赖,涡扇15发动机的成功研制和量产成了重要转折点。

涡扇15的诞生让歼-20拥有了真正的中国心,依赖进口发动机的日子一去不复返了,我国在航空发动机技术上也实现了真正的突破。



但这绝不是终点,要在航空航天领域真正站上世界巅峰,必须要有更强大的技术支撑,斜爆轰发动机在不断的试验和优化后应运而生,港媒将这项技术看成是我国航空发动机史上的一次弯道超车。

斜爆轰发动机的核心在于爆震波的应用,传统发动机是将燃料和空气缓慢混合后燃烧来产生推力,斜爆轰发动机则走了条完全不同的路,它依靠激波让燃料在眨眼之间完成爆炸式燃烧,这种方式不仅燃烧效率出奇地高,而且还能产生强大的推力。

与普通传统发动机相比,斜爆轰发动机在超音速燃烧方面实现了巨大飞跃,它的燃烧速度比常规冲压发动机快了足足1000倍,有了这种极快的燃烧效率,它能毫不费力地将发动机运行速度从6马赫提升到16马赫。



斜爆轰发动机绝不是什么凭空想象出来的“黑科技”,这项技术的背后凝聚着我国几代科研人员数十年的心血与坚持。

在无数个灯火通明的实验室里,科研人员不知道面对了多少次失败,正是这些失败慢慢积累出来的经验才最终开出了胜利之花,这才是真正的大国脊梁,正是他们的每一次努力才让我们的祖国终于在航空航天领域挺直了腰杆。

在北京的JF12激波风洞中,团队反复实验后最终验证了这种新型发动机的可行性,当飞机在40公里高空以高马赫数飞行时,斜爆轰发动机展现出的稳定性和强大推力输出令人震惊不已。

这就是当之无愧的国之重器,可以让我国在这一领域一举超越包括美国在内的众多航空强国,从追随者到领跑者的转变才是最令人激动和自豪的。



对西方来说,激动和自豪或许有些太过形而上,最让他们感到害怕的是斜爆轰发动机采用的航空煤油燃料,这才是这一设计最大的杀手锏。

相较于那些依赖特殊燃料的高超音速发动机,我国这款发动机不仅速度更快,而且更加“接地气”,应用前景也更广阔,未来的高超音速发动机将不只应用在军事领域,很可能也会在民航客机和高速货运飞机上看到它们的身影。

那这种16马赫发动机究竟能带来什么样的改变呢?它在军事领域将极大地提升导弹、无人机和轰炸机的作战效能,以现有防空系统的反应速度几乎不可能拦截一架16马赫的飞机或导弹,这将显著提升我国的军事打击和防御能力。



16马赫的发动机还可以应用在空天飞机上,有了这款发动机的加持,未来的太空探索将迎来全新篇章,传统航天器必须要依赖笨重的火箭和复杂的地面设备,超高速发动机则能让空天飞机从大气层内直接加速进入太空轨道。

用不了多久,我们或许就可以像乘坐民航客机一样频繁地进入太空,这才是令人兴奋的愿景!

斜爆轰发动机在民用航空领域的潜力同样不简单,装备斜爆轰发动机都客机可以将北京到纽约的飞行时间缩短至不到1小时,彻底改变航空业格局的机会来了。

全新的飞行商业模式将由我们来主导,跨洲际的高速货运和太空旅游将成为人类未来商业飞行的常态。



尽管前景广阔,但斜爆轰发动机距离完全进入现实还有一定的距离,一项新技术从实验室走向实际应用还需克服许多技术难题,下一阶段我国科学家会将精力着重放在如何解决发动机在长时间高速运行下的散热问题,以及如何进一步优化设计来提高其耐用性。

虽然未来还需努力攻克,但无论如何我们已经迈出了关键的一步,不是吗?

结尾

从曾经的“心脏病”到如今突破16马赫,我国在航空发动机领域的逆袭之路走得艰辛但却坚定,我国科研团队凭借不断自主创新和顽强拼搏的精神,不仅填补了多项技术空白,还一跃成为全球航空发动机领域的领跑者。

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