电磁弹射,不但能弹射卫星,而且能弹射空天往返航天器

   2023-09-06 10:51:09 20
核心提示:首次液体火箭冲压组合发动机模态转换飞行验证成功,标志空天飞行组合动力技术重大突破。我们知道,我们前不久验证了“I”型双升力面布局的天地往返航天器,当时是垂直起飞,水平降落,但它的设计目的是水平起降,之所以当时垂直起飞,很大程度是因为组合动力发动机还未倒位。航天组合发动机的组合中,火箭发动机是不可少,

首次液体火箭冲压组合发动机模态转换飞行验证成功,标志空天飞行组合动力技术重大突破。我们知道,我们前不久验证了“I”型双升力面布局的天地往返航天器,当时是垂直起飞,水平降落,但它的设计目的是水平起降,之所以当时垂直起飞,很大程度是因为组合动力发动机还未倒位。

航天组合发动机的组合中,火箭发动机是不可少,因为航天器一旦进入太空,那里是没有氧化剂的,一股情况下,火箭发动机中的氧化剂的使用量是燃烧剂的2倍,因此它占用了火箭很大部分的空间与重量,如果充分利用空气中的氧化剂,那么火箭的重量、体积将成指数降低,同时采用“I”构型,充分利用气动优势,又可以省下燃烧剂的重量与体积,从而让天地往返航天器达到“经济适用”的目的。

航天组合发动机采用的是由火箭发动机与冲压发动机组合动力,这种二合一的发动机关健是两种发动机的模式转换,因为它们将共用燃烧室与尾喷口。从外型看,冲压发动就是根直通的管子,前头进气,后面出气,中间燃烧室,大道至简,火箭发动机与冲压发动机有异曲同工之妙,它就比冲压发动机少一个进气口,但多一个氧化剂舱,这样冲压发动机与火箭发动机共用一个燃烧剂舱,从而大幅的简化结构。

由上可知,冲压发动机与火箭发动机的组合应该是天作之合。其实火箭发动机也可与涡喷式发动机、涡扇发动机组合,但是这两种发动机结构复杂,如涡喷与涡扇都在燃烧室的两端有多达10几级的高低压风扇与涡轮,这让它们除了尾喷口可共用外,其它毫无共同之处。一旦火箭发动机工作,这些东西就成了多余的死重。

当然冲压发动机也有一个很大的缺陷,那就是它需要给它3马赫的气流才能工作,现在据说工艺提高后,也需要2马赫以上的流速。没有这个速度的气流,冲压发动机将无法工作,于是有人说专门设计一架类似女武神的那样的大型飞机,专门用来作为天地往返航天器的第一级,这种飞机装配的是涡扇与涡喷组合式发动机,将搭载的天地往返航天器加速至3马赫,然后释放,天地往返航天器冲压发动机工作,冲出大气层,火箭发动机工作。

专门研制一种大飞机作为天地往返航天器的第一级,这不失为一种解决方案,其实还可以直接在冲压发动机进气口加一套压力风扇,通过压力风扇作用直接将气流加速至2马赫以上,供冲压发动机工作。火箭发动机工作后,这套糸统可以直接抛弃,当然,如果条件允许,可以保留,以备下次使用。

其实,还有一种更好的办法,那就是电磁弹射,以前有人设想用电磁弹射发射卫星,但经有心人计算,如需将卫星以10G的加速度加速至第一宇宙速度,需要的轨道长度达360公里,而且需要修建指向太空的轨道,这显然得不偿失,但如果将速度加速至2-3马赫,这个距离将缩短到20-30公里,然后冲压发动机工作,……,当然,电磁弹射天地往返航天器也将面临新问题,比如它在真空轨道中,如何面对从真空轨道中出来后的激波气流,如果它就在正常大气压下,它的机翼产生的上升力将成为电磁加速的阻力,这又如何化解。

结语:

个人认为,作为快速响应的军用级的天地往返航天器的,在冲压发动机进气口加一套压力风扇是最好的,它满足敏捷要求;做为大载力的民用天地往返航天器,电磁弹射是一个不错的选择,到时我们太空旅游,就有如坐高铁!

 
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