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臭鼬工厂潜心研制SR-72高超声速无人机-组合循环推进

发布日期:2017-02-19我要投稿我要评论
  5年多前,X-43A验证机的试飞成功和X51A验证机的蓄势待发,充分表明了美国在双模态超燃冲压发动机技术领域已经取得了前所未有的突破,这也为“黑燕”在高空实现高超声飞行奠定了基础。然而,就型号技术而言,目前能够将“黑燕”推进同温层的发动机尚未问世,因此,“黑燕”顺利实现起飞的前提是必须完全掌握较为成熟的组合循环发动机技术。
  此前,“猎鹰”计划的智囊团对组合循环推进系统进行了反复论证,多次评估了燃气涡轮发动机与火箭发动机的优劣,目的是以最佳方式将飞机推进到超燃冲压发动能够起动的最小速度马赫数4~4.5范围内。从工程研制角度来看,获得高超声速的最好方法是利用火箭发动机助推,但存在无法重复利用的问题。因此,根据美国国防部的投资要求,吸气式、高超声速、涡轮基组合循环(TBCC)推进系统明确地成为了发展一种可重复使用的高超声速飞机必备的关键技术之一。
 
  为了能够依靠自身的动力实现起飞和着陆,“黑燕”将采用可以在高马赫数下工作的涡轮喷气发动机。于是,DARPA分别授予了罗罗公司和威廉姆斯国际公司一项合同,用于研制两种不同的小型涡喷发动机,以满足组合循环推进系统的要求。两家公司已经按照进口直径33厘米的尺寸要求,开始发展各自的型号。并非巧合的是,这一尺寸数据与美国海军“时敏目标远程打击创新方法”(RATTLRS)项目所采用的YJ102R涡喷发动机完全相同,由此推测,臭鼬工厂正在利用快速原型技术发展高超声速验证平台。目前,罗罗公司下属的自由工厂已经基本掌握了高推重比弹用涡喷发动机的关键技术,然而弹用涡喷发动机的使用特点难以满足“黑燕”飞机可重复使用的苛刻要求,估计会通过降低部分设计参数,进一步发展出一种衍生型号。
  相比之下,普惠•罗克达因公司在双模态超燃冲压发动机的研制和试验中已经达到了应用水准,为“黑燕”项目的发展奠定了技术基础。自从首台CDE-1发动机在2003年试车成功以来。采用闭环燃油系统的GDE-2发动机也顺利点火,验证了可以采用铬镍铁合金625来制造发动机,而且高闪点的JP-7燃油吸收热量后,能够裂解成为容易点燃的碳氢燃料,有利于在超声速气流中更加可靠地燃烧。最为关键的是,该公司已经完全掌握了超燃冲压发动机的燃油喷射控制技术,可以根据飞行速度逐渐增加所导致的激波强度、位置的变化,有效地控制燃油喷射的位置,从而实现发动机内持续、稳定地燃烧。
  在“猎鹰”计划中,洛克希德•马丁公司还专门实施了一项“猎鹰组合循环发动机技术”(FaCET)子计划,通过地面试验来验证组合循环推进系统之间的匹配工作,主要包括两种发动机工作状态转换、进气道与超燃冲压发动机之间的匹配、共享喷管及喷气对飞行器气动性能的影响等试验。
 
  这项计划的一个重要内容是验证三元进气道的性能。与X51A验证机采用二元楔形进气道来捕获和压缩进入发动机的气流不同。“黑燕”将采用三元流线型进气道,将气流转向推进系统的轴线,其优点是具有较低的重量、较小的迎风面积和较高的压力恢复性能,并能够实现飞行器与发动机的一体化,从而获得更有效的较高升阻比。
 
  然而,“黑燕”项目生不逢时,不到一年时间就因难以获得足够的研制经费而被迫中止,也使得原本准备突破高速涡轮喷气发动机技术的美好设想化为泡影。
 
  2007年9月,ADRPA与美国空军签署了谅解备忘录,计划在5~5年时间里共同承担研制“黑燕”所需要大约8亿美元经费。2008年10月初,美国国会将DARPA为该项目提出的2009财年预算申请从7000万美元削减到1000万美元,并取消了美国空军申请的5000万美元。结果,“黑燕”项目的预算从原计划的1.3亿美元骤然削减到1000万美元,这对于HTV-3X验证机的发展工作来说简直就是杯水车薪。万般无奈之下,DARPA发表了一份声明,宣布取消“黑燕”项目。
 
  “黑燕”项目浮出水面仅仅半年时间,尚未正式启动就胎死腹中,这在DARPA创新历程中十分罕见。但是,随着美国全球军事战略的调整,美国国防部对于高超声速平台的作战需求却与日俱增。
 
  因为许多国家都部署了更加严密的防空系统,掌握了有关卫星在轨道上运转规律的关键技术,使目前美国广泛采用的侦察卫星、亚声速侦察机和无人驾驶侦察机等多种措施,在拒止区域或对抗空域内面临的潜在危险日益增加,因此,美国国防部的防务规划人员逐渐意识到当前快速反应情报领域已经暴露出许多问题。毫无疑问,美国空军对于高速ISR能力存在着迫切的军事需求,为此出台了着眼长远的《高超声速路线图》,直接推动了洛克希德﹒马丁公司自行投入巨额资金,力求攻克高超声速平台一直面临的技术瓶颈。预计,SR-72项目主要用于填补当前美国国防部在情报侦察方面暴露出的空白,同时,武装型高速ISR平台还有能力在敌对目标躲藏起来之前,对其发起迅雷不及掩耳地攻击 。从作战使用来看,在高空能以马赫数6突破防御的飞行器具备更强的生存能力,甚至超过了隐身的作用,现役的超声速飞行和亚声速无人机可能都无法做到这一点。虽然曾经有证据表明,美国国防部一直试图秘密发展SR-71侦察机的继任者,但是没有任何迹象显示出取得了实质性进展,高昂的研制成本已经使这一概念似乎无法变成现实。
 
  尽管“黑燕”项目无果而终,但臭鼬工厂在相关的概念设计工作中还是取得了几项关键技术成就,只是一直秘而不宣。研制人员通过大量风洞试验,优化出一种飞机总体构型,能够有效地实现起飞、加速,从亚声速、超声速、跨声速到高超声速整个过程的完全可控飞行,并保持稳定的飞行状态。更为重要的是,臭鼬工厂通过与航空喷气罗克达因公司(Aerojet Rocketdvne)长期合作,寻找到将涡轮喷气发动机与超燃冲压发动机整合为一体的方法,可以推动飞行器从静止状态加速到马赫数6。无人机。
 
 
本文链接:https://www.81uav.cn/uav-news/201702/19/22995.html
标签:  SR-72无人机
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