DARPA寻求开发新型旋转式爆震发动机推进系统

云脑智库 2022-09-03 00:01


DARPA寻求开发新型旋转式爆震发动机推进系统

作者:伊万诺夫    来源:军鹰动态


美国国防部高级研究计划局(DARPA)在今年7月18日发布一项名为“Gambit”的项目通知,通知要求项目竞标方开发和演示验证一种新型旋转式爆震发动机推进系统。
“Gambit”项目旨在为远程空对地打击武器系统提供动力,整个项目将持续3年,分2个阶段:第一阶段将进行初步设计,直连燃烧室并进行自由喷射进气道测试;第二阶段进行详细的系统设计,并在模拟飞行环境中对系统进行全尺寸端对端测试。
该项目演示验证的推进系统将用于高超声速武器原型的飞行试验。
旋转爆震发动机的研究最早起源于20世纪60年代,最早由苏联学者提出。由于该类发动机其只需一次起爆,避免了脉冲爆震发动机(PDE)的很多固有难题。旋转爆震发动机主要用于高马赫数飞行器,受到了很多国家的重视。
旋转爆震发动机通常采用环形燃烧室,推进剂从燃烧室的封闭端喷入,产生一个或多个爆震波在燃烧室头部旋转传播,燃烧产物从另一端高速排出,从而产生推力。
与脉冲爆震发动机相比,理论上旋转爆震发动机只需要一次起爆就可以连续燃烧,避免了高频率重复起爆的问题。
旋转爆震发动机的工作频率定义与脉冲爆震发动机也有所不同,旋转爆震发动机的工作频率一般表述为振荡频率,近似来看是1s内经过爆震室某一点处的波头数量,而脉冲爆震发动机工作频率是爆震循环的频率。旋转爆震发动机可以在火箭基和冲压两种模态下工作。
2011年,欧洲MBDA公司就将旋转爆震发动机作为其未来超声速巡航导弹“英仙座”的动力装置之一。
2021年,日本航空航天探索局(JAXA)及其合作机构在离地面约165千米处进行了探空火箭飞行试验,火箭除主发动机外,还包括一台旋转爆震发动机和多台脉冲爆震发动机(PDE),每台发动机均产生了数秒正推力,并可在甲烷/氧气环境下正常工作。
美国近些年在旋转爆震发动机上的投入相对更多,且分工清晰、明确。在军方、政府等相关部门的支持下,密歇根大学、普渡大学、阿拉巴马大学、辛辛那提大学等高校主要围绕旋转爆震机理问题开展理论、数值模拟和试验研究;普惠公司、航空洛克达因公司、GE航空等企业主要围绕工程实际开展研究。
目前为止,美国已经完成了旋转爆震机理验证、点火试验、旋转爆震发动机代替涡扇发动机燃烧室、探索旋转爆震发动机减少污染物排放等多项关键技术验证。
在过去三年中,美国空军实验室(AFRL)增加了四个旋转爆震发动机开发项目:一款可在隐身战斗机弹舱内携带的、速度高达3倍声速的空地导弹,采用液体燃料旋转爆震冲压发动机;一款采用固体燃料增压燃烧发动机的空空导弹;一种可替代涡轮发动机加力燃烧段的旋转爆震发动机系统;以及自由喷射测试项目。
2020年,佛罗里达一个跟美国空军合作的团队日前宣布,他们已经建立并测试了一个旋转爆震火箭引擎的实验模型,据悉,该引擎利用环形通道内的旋转爆炸来产生超级高效的推力。
今年年初,美国空军研究实验室 (AFRL) 授予雷神技术公司所属的普惠公司一份旋转爆震发动机地面演示验证项目合同,由普惠公司、雷神导弹与防御公司和雷神技术研究中心联合执行。
普惠公司的“鳄鱼工厂”(GATORWORKS)已完成初始概念开发,并将继续利用数字化技术和敏捷能力来加速该计划的进展。


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