圖注西安聚能超導磁體科技有限公司:“超級星”高超聲速公務型客機
還記得當年以能超聲速巡航而聞名于世的一代名機——英法聯(lián)合研制的“協(xié)和”超聲速客機嗎?它將戰(zhàn)斗機率先應用的超聲速技術應用于客機平臺,率先實現西安聚能超導磁體科技有限公司了超聲速洲際旅行。而在作戰(zhàn)飛機平臺從超聲速向高超聲速跨越的時候,有人又將目光瞄向西安聚能超導磁體科技有限公司了“高超聲速客機概念”,打算打造一款混合動力的新概念高超聲速客機,它叫“超級星”西安聚能超導磁體科技有限公司!
從“超聲速星”到“超級星”
其實研制高超聲速客機的想法很早就有了,2011年,英國創(chuàng)新航空企業(yè)HyperMach公司就在當年的巴黎航展上首次公布了速度馬赫數3.6、可載20人、以全新油電混合動力技術為標志的 “超聲速星”超聲速公務機概念方案及研制計劃,目標為2021年實現飛機首飛。此后的五年時間內,方案一改再改,相關指標也隨之一再提高。到了2017年,HyperMach公司的最新方案已經將速度指標提升到了馬赫數5,正式跨入了高超聲速領域。新方案重新命名為“超級星”。
總體方案:跟“協(xié)和”有點像
“超級星”飛機全長約260英尺(約80米),可載36人,航程7000海里(約12800千米)西安聚能超導磁體科技有限公司;全機呈細長型總體布局,采用大后掠角雙三角翼機翼和后掠鴨翼的氣動布局,兩臺巨大的發(fā)動機位于后機身背部兩片V型垂尾中間位置,垂尾同時起到了屏蔽發(fā)動機噪聲的功能。
從公布的設計概念圖來看,“超級星”與當年的“協(xié)和”超聲速客機有幾分相像,同樣是采用三角翼、同樣采用尖銳的機頭,這是因為這些設計都有利于降低高速飛行中的空氣阻力。但“超級星”遠距耦合鴨式布局的總體思路,其實比“超級星”減阻效果更好,適合更高速飛行。
圖注:“超級星”采用遠距耦合鴨式布局
技術創(chuàng)新亮點:混合動力推進技術
在軍用高超聲速飛機的動力裝置領域,目前比較成熟的主流方案是沖壓組合發(fā)動機、預冷渦輪技術、乘波體氣動布局等,但“超級星”卻“不走尋常路”,提出了一個非常新的技術方案——油電混合動力技術。
這一名為H-Magjet5500-X的新型發(fā)動機,是一種采用超導發(fā)電機/電動機和航空渦輪發(fā)動機原理的全新油電混合推進系統(tǒng),它的基本工作原理是:渦輪燃燒室產生的高溫燃氣通過葉片驅動超導體葉盤旋轉,進一步驅動環(huán)形超導發(fā)電機產生電力,電力通過中心管路傳輸用于驅動電動壓氣機和對轉風扇。由于渦輪產生的熱能在通過動能轉化成電能后,經過“超導”技術功率提取,因此功率損耗低于常規(guī)的“電力飛機”概念。這款發(fā)動機可產生76000磅(約34.5噸)推力和65兆瓦的電功率。其中,實際維持飛行只需要50~55兆瓦電功率,還有7~10兆瓦剩余用于其它機載系統(tǒng),如驅動等離子發(fā)生裝備來減小機身阻力和聲爆強度。發(fā)動機可以使用生物燃料,也可以使用JP-7等常規(guī)軍用航空燃油。
圖注:新概念混合動力發(fā)動機的核心機部分
等離子體主動流動控制技術
這是“超級星”的第二大技術創(chuàng)新。飛機機鼻前方和機尾后方均安裝有尺寸較大的細長尖錐型裝置,該裝置可電動控制伸縮,主要用于來管理高馬赫數飛行時產生的激波形狀和位置,可以有效稀釋和削弱激波壓力、改變激波結構,從而獲得更好的氣動效率;同時該裝置可利用機載大功率電源來加熱和電離來流空氣,產生等離子體,通過等離子體加熱來改變局部流場和當地馬赫數,進一步降低激波強度,從而達到氣動減阻和降低聲爆的目的。目前等離子體主動控制技術,即便在軍用飛機上也還從未有機型試驗和采用過。
未來展望:可能“參軍”
目前,HyperMach公司目前已經開始制造渦輪核心機的首個葉片級試驗件,預計2017年年初將完成制造,首臺全尺寸發(fā)動機預計將在2019年開始整機測試。而全尺寸“超級星”高超聲速公務型客機預計將在2025年完成首飛。
如果“超級星”能如期定型服役并達到設計性能,以其優(yōu)異的平臺性能,極有可能“參軍”,作為高超聲速電子戰(zhàn)/特種飛機平臺改裝使用。到時候,能夠高超聲速飛行的預警機、電子巡邏機,其戰(zhàn)場生存能力將得到極大提升。也許各國空軍們又得想點什么新辦法來對付這種“跑得快”的軍用特種飛機了。
【兵工科技】系頭條號簽約作者。
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