渦輪噴氣發(fā)動機被用作超音速發(fā)動機的熱源設(shè)備

　　據(jù)《航空周刊》網(wǎng)站5月15日報道，英先進(jìn)推進(jìn)系統(tǒng)開發(fā)商Reaction Engines已經(jīng)邁出了驗證其新型噴氣混合動力火箭在超音速條件下飛行的步，將通用電氣（General Electric）J79渦輪噴氣發(fā)動機作為測試的熱源，具體情況預(yù)計將在本月晚些時候發(fā)布。
　　J79渦噴發(fā)動機曾配裝麥道（McDonnell Douglas）F-4“鬼怪”戰(zhàn)斗機，此次被Reaction Engines用作其高溫氣流試驗臺（新建于科羅拉多沃金斯附近的Front Range機場）的核心設(shè)備。J79提供的1000℃高溫燃?xì)饨?jīng)過與加熱空氣混合后用于模擬產(chǎn)生相當(dāng)于5馬赫飛行環(huán)境下的進(jìn)氣條件。

　　該流程將驗證作為Reaction Sabre（協(xié)同式空氣呼吸火箭發(fā)動機）核心的預(yù)冷換熱器（HTX）的可操作性和性能。它也是從大氣中提取氧氣的關(guān)鍵，可以從開始就加速到超音速。 HTX會在不到1/20秒的時間內(nèi)將氣流冷卻至零下150℃，然后通過渦輪壓縮機進(jìn)入火箭燃燒室，在那里燃燒過冷液態(tài)氫（LH）燃料。超過5馬赫，在海拔將近10萬英尺的情況下，進(jìn)氣道將被關(guān)閉，發(fā)動機將繼續(xù)作為由車載液氧和LH供能的閉式循環(huán)火箭發(fā)動機運行。

　　Reaction Engines總裁亞當(dāng)·迪塞爾（Adam Dissel）表示：“試驗臺的調(diào)試工作將持續(xù)到6月份。我們將通過調(diào)整燃?xì)馀c空氣的混合比來調(diào)整氣流參數(shù)，以便能夠準(zhǔn)確模擬預(yù)冷卻器在實際飛行過程中面臨的工作條件。假設(shè)飛行器從跑道起飛后，需要4-5分鐘加速到5馬赫以上，那我們就要調(diào)試出在這個爬升加速過程中的來流溫度、壓力和流量等參數(shù)，確保氣流變化能夠與飛行過程致?！?br />
　　Reaction Engines執(zhí)行官馬克·托馬斯（Mark Thomas）透露，Reaction Engines將于今年夏季在英（TF1試驗臺）完成HTX測試樣機的制造，然后再運輸?shù)娇屏_拉州的試驗臺進(jìn)行試驗。這臺HTX與之前的HTX設(shè)計方案又有所改進(jìn)，它由數(shù)以千計的薄壁管職稱，帶來大表面積、低重量，“總體尺寸都差不多，但安裝連接了尺寸更大的冷卻劑輸送系統(tǒng)?！?br /> 　　美空軍研究實驗室在2015年立評估證明了發(fā)動機概念的技術(shù)可行性。隨后，美防部研究計劃局（DARPA）在2017年授予了Reaction Engines份預(yù)冷卻器的性能考核試驗合同。按照該合同，這次準(zhǔn)備在美開展的地面試驗主要用于評估考核預(yù)冷卻器在5馬赫來流條件下的性能。在此之前，Reaction Engines要在英的TF1試驗臺上完成HTX樣機的試驗前測試和調(diào)試等準(zhǔn)備工作。托馬斯表示，“這是個龐大的工程，目前我們在英美兩雙線并行開展工作，并努力保證在今年夏季末或秋季初能夠完成此次試驗驗證?！?br />
　　盡管Reaction Engines的終目標(biāo)是研制推力44,000磅（約20噸）的Sabre發(fā)動機驗證機，但Reaction Engines認(rèn)為HTX技術(shù)在先進(jìn)渦扇發(fā)動機和高超聲速飛行器的工程應(yīng)用上具有別的發(fā)展前景?！拔覀兣TX技術(shù)嫁接應(yīng)用到渦輪發(fā)動機上，以擴(kuò)展渦輪發(fā)動機在速度范圍或性能上的工作能力。”

　　無論是作為未來商業(yè)渦扇發(fā)動機核心的潛在發(fā)展，還是作為面超音速發(fā)動機的基礎(chǔ)，將其變?yōu)楝F(xiàn)實的可能性似乎已經(jīng)顯著提高。近波音（Boeing）和羅爾斯-羅伊斯（Rolls-Royce）對Reaction Engines的戰(zhàn)略投資，大大增加了以上應(yīng)用前景的可能性?！艾F(xiàn)在我們背后有了強大的技術(shù)團(tuán)隊支撐，他們更能看清這項預(yù)冷卻器或者換熱器技術(shù)的應(yīng)用前景。他們能看清該技術(shù)的創(chuàng)新點，看清該技術(shù)如何用于改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品以及未來潛能。”

　　2018年4月，波音和羅爾斯-羅伊斯會同BAE系統(tǒng)公司等聯(lián)合對Reaction Engines完成了新輪戰(zhàn)略投資，投資金額達(dá)2650萬英鎊（約合人民幣2.26億元）。2015年，BAE曾戰(zhàn)略投資Reaction Engines 2060萬英鎊（約合人民幣1.76億元）。輪融資中的其他投資者包括Baillie Gifford Asset Management和Woodford Investment Management。“我們對與Reaction Engines的合作關(guān)系未來如何進(jìn)步發(fā)展感到非常興奮，”托馬斯說道。

　　托馬斯表示，“HTX試驗的時間節(jié)點與我們的總體路線圖是高度統(tǒng)的。在美完成此次HTX樣機試驗之后，我們將在英進(jìn)行整個核心機的試驗。然后再進(jìn)行些預(yù)冷卻器的補充性試驗之后，我們將進(jìn)行Sabre發(fā)動機驗證機的尺寸地面試驗，再進(jìn)行飛行試驗。盡管目前預(yù)定的臺尺寸驗證機瞄準(zhǔn)的是20噸推力量，但這個尺寸是完可調(diào)的。這也是我們常被問到的個問題：‘這種發(fā)動機在技術(shù)上到底可以適應(yīng)多大的尺寸范圍？’我們所有人都知道尺寸完不是問題，我們目前也沒有限定死尺寸上的上限或下限。這也是我們?yōu)槭裁磳@個發(fā)動機采取了模塊化的設(shè)計。如果需要個大尺寸的發(fā)動機，那就增加更多模塊就好了。如果能按比例縮放，那為什么要開發(fā)世界上的壓縮機？這有點像SpaceX的方法?！?br /> 　　Reaction Engines的TF1試驗臺位于英維斯科，這里將完成Sabre發(fā)動機臺驗證機的地面試驗?！拔覀儗⒃诮衲杲邮栈ǔ晒?，然后再完成相關(guān)設(shè)備的安裝調(diào)試工作，整個TF1試驗臺將在2019年具備試驗運行條件?！?br />
　　托馬斯還透露，即使在美TF2試驗臺完成了HTX試驗，Reaction Engines仍將繼續(xù)運營和使用該設(shè)施?！拔覀冋J(rèn)為該試驗臺既是研制試驗設(shè)施，也是后續(xù)我們繼續(xù)用于改進(jìn)預(yù)冷卻器技術(shù)、拓展其包線的基礎(chǔ)試驗設(shè)施。因此，我們將從純粹的性能考核試驗轉(zhuǎn)移到耐久性試驗等，因為我們想在開展飛行器研制之前積累預(yù)冷卻器盡量長時間的試車數(shù)據(jù)?！?br />
　　核心機試驗?zāi)繕?biāo)是在2020年進(jìn)行，將聚焦于低耗油率、可操作性等。2021年進(jìn)行整機試驗，然后再開展飛行試驗。不過，托馬斯表示，考慮到目前募集的資金規(guī)模，“要完成整機試驗還需要在融資和能力建設(shè)上做更多工作。目前而言，我們開展工作的基點是2020年的核心機試驗和部分核心部件攻關(guān)，這也是后續(xù)研究工作的基礎(chǔ)。但我們真正著眼的還是尺寸飛行驗證，以及為此需要開展的各方面工作?！?span id="__kindeditor_bookmark_start_0__">