根據四川凌空天行科技有限公司公眾號云行者透露,他們研制的云行超音速飛行技術驗證機成功首飛,這是我們高超聲速飛行器發展又一個歷史性跨越。
按照四川凌空天行科技有限公司的說法此次試飛行的技術驗證機主要用來驗證該公司的超音速客機的關鍵技術,包括超音速環境下先進的高升阻比氣動布局及長時間耐高溫輕質化熱防護材料體系。如果試驗順利,他們力爭在2027年實現首架國產超音速客機原型機首飛,2030年之后投入實用。
(云行超音速客機想像圖(左),四川凌空天行科技有限公司圖片)
云行超音速客機采用乘波體設計
從四川凌空天行科技有限公司此前發布的“云行”宣傳片來看,國產云行超音速客機最大速度達到4倍音速以上,這個速度是現有客機的5倍左右。這樣云行超音速客機從東北的哈爾濱飛到南方的三亞只需要1個小時左右的時間,從上海抵達喀什大約也為1.5個小時,從而大大節省了時間,旅客可以做到當天往返,有效提高了效率。
(云行采用乘波體氣動布局)
當然這樣的高速飛行對于飛機設計、制造提出了更高的要求。為了降低空氣阻力,飛機的飛行高度會非常高,極有可能達到甚至超過3萬米。因為高度越高,空氣越稀薄,空氣阻力也會越低。這樣又要求飛機具備高升力氣動布局,為此云行超音速客機采用了乘波體設計。乘波體飛行器的前緣表面也附體激波融合,相當于騎著激波飛行。由于乘波體飛行器升力依靠激波壓力產生,因此這種氣動布局具備升力大、阻力小、速度快等優點,是高超聲速飛行器理想的氣動布局。
我們是當今少數掌握乘波體飛行器技術的國家,國產東風-17高超速攻擊導彈采用了乘波體氣動布局,標志著國產乘波體飛行器技術已經進入實用。因此云行超音速客機可以看作我們在這個領域技術成果又一個運用,為國產高超聲速飛行器下一步發展積累了寶貴的經驗,打下了技術基礎。
我們攻克了碳纖維復合材料耐高溫這個難題
(云行采用全復合材料結構,承受住了高溫的考驗)
耐熱冷卻是高超聲速飛行器另外一個關鍵技術問題,飛行器在空中高速飛行,機體表面與空氣摩擦生熱。因此機體溫度會迅速升高,機頭、前緣甚至會達到1000度!這樣就對機體耐熱、冷卻等提出了極高的要求。另外一方面飛行器結構重量又要越輕越好,以提高載荷/航程,最好用碳纖維材料制造。碳纖維材料自身具備較高的耐高溫性能,但是粘合的樹脂材料耐高溫能就比較有限,常中用的環氧樹脂只能耐受300度以下的溫度,因此開發耐高溫材料就成為高超聲速飛行器難題。
四川凌空天行科技有限公司已經攻克了這個技術難關,此次試飛的云行技術驗證機采用全碳纖維復合材料。顯然他們已經與國內相關廠商開發出了高性能耐高溫材料,能夠承受1000度左右的高溫。此次試飛中,云行技術驗證機的全復合材料結構,相關材料成功經受住了極限環境的考驗,這是國產高超聲速飛行器又一個重大技術突破。
云行突破了發動機這個關鍵技術問題
(云行采用了噴氣式發動機)
發動機則是關鍵之中的關鍵,如果沒有發動機技術突破,高超聲速飛行器無從談起。從云行宣傳片來看,它的發動機應該是一種吸氣式發動機。現有的渦扇發動機受到風扇、壓氣機轉速影響,飛行速度很難突破2馬赫。超過這個速度大概率是沖壓發動機,沖壓發動機沒有轉動部件,可以推動載機速度突破3馬赫,甚至達到4馬赫。
當然如果繼續向上就需要超燃沖壓發動機,才能超過4馬赫。不過沖壓發動機需要一個啟動速度,換句話說它需要其他動力幫助啟動,因此沖壓發動機需要與其他動力組合在一起才能發揮作用。外界推測云行技術驗證機的發動機很有可能是渦輪組合循環發動機(TBCC),這種發動機在起降、加速階段使用渦輪噴氣發動機,高速飛行轉換成沖壓發動機。TBCC被稱為是高超聲速飛行器比較理想的動力系統,可以在普通機場起降,不需要專用的場地,從而節約成本和費用。二手沖床回收
這樣云行超音速客機發展順利,將會是全球第一種準高超聲速飛行器。2030年投入運用之后,有可能改寫現代民航市場,讓旅客能夠以更快的速度抵達目的地,適應快節奏的現代社會。同時云行超音速客機也是我們發展高超聲速飛行器一次練兵,為國產高超聲速飛行器鋪平了道路。