BBC：突破美国研究遇到的瓶颈 中国一项研究取得航空史上“里程碑进展”
发布时间：2020-12-06 20:25:07来源：人工智能学家
中国科学院的研究团队在北京完成了风洞试验图像来源（图源：CHINESEACADEMYOFSCIENCES'INSTITUTEOFMECHANIC）
文章来源：BBC，不代表本平台立场
图片来源：网络
编辑：江上波
中国科学院的研究团队在北京完成了风洞试验，新型发动机在风洞中模拟9倍音速的飞行速度，使发动机的推力，燃油效率和稳定性都得到了验证。
中国研发出十几倍音速的高超音速喷气发动机，研发人员说其意义不亚于人类首次驾飞机升空。报道说研究受到美国论文的启发。
中国的研究人员说他们制造出飞行速度高达16马赫的飞机发动机。这种被称为“站立式斜爆轰冲压发动机”（sodramjet）的发动机能给商业飞行带来革命性变化。如果属实，安装这种高超音速发动机的飞机能够在起飞后两小时内到达世界任何地方。
中国科学院力学研究所姜宗林率领的研究人员11月底在《中国航空学报》发表文章介绍了他们研发的“站立式斜爆轰冲压发动机”。这种革命性的发动机利用了高超声速燃烧过程中的“爆轰效应”实现高超音速推进，能够达到音速的16倍，每秒能够飞行5.44公里。
研究人员期望凭借这种发动机，实现“重复使用而且能超越大气层飞行的飞机从机场跑道水平起飞，然后加速进入地球轨道，再返回大气层，最后在机场降落。”
发动机“爆轰原理”
在同样的高超音速飞行状态下，一般冲压发动机的强度、燃料效率和稳定性都达不到“站立式斜爆轰冲压发动机”的水平。
中科院力学所的姜宗林和他的团队认为超燃冲压发动机存在设计缺陷。他们发现超燃冲压发动机达到7马赫或更高速的时候就几乎不能产生更多推力，而且燃料消耗过高，超出商业运营能忍受的成本限度。
《南华早报》报道说，姜宗林团队决定另辟蹊径，开始在美国宇航局1980年发表的一个理论的基础上进行研究。
按照论文描述，他们研发的“站立式斜爆轰冲压发动机”设计简单，没有可移动部件，由进气口，氢燃料喷射器和燃烧室等3部分组成。新设计避免了超燃冲压发动机超高速飞行时产生的爆波导致发动机燃烧熄灭的问题，而是让爆波进入燃烧室点爆燃料，保持燃烧不间断。
报道说，中国科学院的研究团队在北京完成了风洞试验。新型发动机在风洞中模拟9倍音速的飞行速度，使发动机的推力，燃油效率和稳定性都得到了验证。
喷气发动机家族
美国《大众力学》杂志网站刊登的介绍文章说，“站立式斜爆轰冲压发动机”是冲压喷气发动机的一种，这种新型发动机的理论概念形成已经有十多年的历史。
文章作者卡罗琳•德尔波特（CarolineDelbert）把冲压发动机和现在普遍使用的涡轮喷气发动机比作表兄弟的关系。当今的许多商业飞机都使用涡轮风扇喷气发动机，小型喷气飞机使用涡轮螺旋桨发动机，这两种发动机都是涡轮喷气发动机的不同类型。
高超音速技术具有巨大军事应用潜力，图为中国展示的携带高超音速弹头的东风17弹道导弹(图源：新华社）
目前喷气发动机、涡扇和涡桨发动机普遍用于大气层中亚音速的各种商业飞行。而冲压发动机经过发展演变成为超燃冲压发动机，能够达到15倍音速的高速。但高速产生的音爆和燃烧对发动机强度形成考验，超燃冲压发动机很难实现其设计潜力。
中国的研究人员认为这种“站立式斜爆轰冲压发动机”首次为高超音速飞行带来真正的希望，更进一步向实现全球旅行和太空旅行迈进。
《南华早报》的报道说，姜宗林团队认为他们的“站立式斜爆轰冲压发动机”具有里程碑意义，堪比1903年莱特兄弟首次驾飞机飞行和1969年协和式超音速客机首次载人飞行。
商业应用仍然遥远?
《南华早报》报道引述一位在上海的高超音速气动研究人员的评论说，中国新型的“站立式斜爆轰冲压发动机”测试可能很早就已经完成。因为超高音速具有潜在军事用途，所以该项目处于高度保密当中。《中国航空学报》的相关文章经过“仔细审查”以防发生泄密。
但也有专家认为载人高超音速飞行即使能够成为现实，也不会很快实现。许多英文报道都引用了以色列导弹防卫机构的负责人，高超音速导弹专家鲁宾博士（UziRubin）的评论。他认为中国的新型高超音速发动机设计仍然属于“试验性”，其优势尚待确定。他认为即使这种设计很有前途，也要经过一代人的努力才能进入商业应用。
美国已经研发出高超音速性能优于普通喷气发动机的高超音速无人机。美国在超燃冲压发动机研发领域一直处于世界领先地位，但报道说美国的有关研发也遇到了推力不足，燃烧不稳定等技术瓶颈。
美国高超音速飞行器“X-51乘波者”在2013年的试验中以5.1马赫的速度飞行直至燃油耗尽，持续飞行时间达210秒（图源：USAIRFORCE）
从2010-2013年美国多次试验波音公司制造的“X-51乘波者”（X-51WaveRider）高超音速无人机。按照美国《航空周刊与空间技术》杂志报道，“X-51乘波者”在2013年的试验中以5.1马赫的速度飞行直至燃油耗尽，持续飞行时间达210秒。
未来智能实验室的主要工作包括：建立AI智能系统智商评测体系，开展世界人工智能智商评测；开展互联网（城市）云脑研究计划，构建互联网（城市）云脑技术和企业图谱，为提升企业，行业与城市的智能水平服务。
如果您对实验室的研究感兴趣，欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”