超音速衝壓引擎發展
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flak 於 2002/09/12 14:14 | |
超音速衝壓引擎發展 | |
首先來複習一下衝壓引擎(Ramjet)與超音速衝壓引擎(Scramjet)有什麼不同。 衝壓引擎利用進氣道震波將氣流減速,自然達到增壓的目的,而省卻了渦輪引擎的渦輪機構。 但在速度超過3馬赫左右(大概值),氣流減速到次音速雖然可以提供足夠的增壓,但副作用是溫度會上升到3000度F以上(沒記錯的話),這會使燃料一噴進燃燒室就解離而無法進行氧化反應,也就是「燒不起來」。 解決知道就是縮小減速的幅度,而降低燃燒室的溫度,這表示氣流不會減速到一般的次音速,而以超音速穿過燃燒室。所以衍生的問題就是如何在超音速的氣流中點燃火焰。 超音速燃燒的技術困難很多,其中一個就是燃料的燃燒速度。當燃料的燃燒速度不夠快時,剛點燃的燃料還沒有引燃其餘燃料就已經隨風而逝。所以早期超音速衝壓引擎都選用氫作為燃料,便是利用氫燃燒速度快的特性。這包括了美國NASA以及其它國家的計畫。 但氫的問題在於存放的安全性以及體積,雖然氫的能量/重量比很高,但是能量/體積比卻很低。早期NASA對Scramjet的應用在火星登陸部隊的運輸機上,對體積的問題尚可忍受,但是當有人登陸計畫漸漸不切實際之後,美國軍方則對其作為飛彈的推進器比較有興趣。飛彈必須安裝在戰機、戰艦等多種平台上,對體積的限制遠比重量來得大。 因此,美國海空軍的Scramjet計畫改採用JP10燃油。那燃油要如何克服超音速點燃的問題呢?海空軍採取了兩條不一樣的路。 海軍採用雙重燃燒式,也就是有兩個縱列燃燒室。第一個燃燒室噴入汽油,但只點燃其中部分燃油,這使得其它油氣會被加溫加速,使燃油分子斷裂成為較小的分子再進入第二個燃燒室就可以點燃了。這方式神奇的地方在於第二個燃燒室永遠都是超音速燃燒狀態,即使飛彈身處3馬赫以下的次音速進氣,第一個燃燒室仍會把氣流加速到超音速。所以雙重燃燒的引擎可使飛彈經由火箭推進到2馬赫後就轉換成為為雙重燃燒,省卻衝壓過程。但缺點也就是預熱的關係,使最高速度受限(大約6-7馬赫)。 所以使燃油超音速燃燒的關鍵在於「預熱」,空軍也是一樣。只不過空軍只有一個燃燒室,所以燃料在燃燒前先經過燃燒室附近的管路,利用燃燒壁的溫度將分子打破。 空軍的燃燒室是方形的,以得到較大的燃燒壁面積。另一方面,方形燃燒室容易置放在方形彈體中,方形彈體可將震波塑形產生升力,因而降低了阻力(維持同樣升力的狀態下)。那為什麼海軍不用呢?當然就是因為海軍戰艦的發射管是圓的,一看到方的就討厭。所以空軍的性能應該會比較好。 神奇的是,人類第一具利用自身推力前進的Scramjet居然被澳洲先發射成功(有些人可能會說俄國才是第一。俄國人的確發射過Scramjet的測試彈,但該彈是裝在SA-5的頭上,即便進入4馬赫以上的超音速狀態,母彈體仍然在提供推力,所以並不是自給自足,也不是實用的引擎,因為引擎是拿來推別人,不是來給別人推的)。除了因為NASA Hyper X第一次的不幸失敗之外,澳洲人的確讓人常常驚奇。由於海空軍的需求,NASA可能也漸漸轉向支持燃油引擎,在燃油引擎(相對於澳洲與俄國採用的液氫)的領域上,美國人應該還是會拿到第一。 |
黃金左腳 於 2002/09/12 21:17 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
1. 雄三仍屬於RAMJET領域 2. 法國在SCRAMJET領域上也有相當造詣,在九0年代末期,法國宇航曾宣稱要進行一系列以SCRAMJET為動力源武器研發計畫,例如五馬赫級機載對地攻擊巡航飛彈,六七馬赫級的超高空高速無人偵察載具,八馬赫級以上的反彈道飛彈獵殺載具以及十二馬赫級以上的太空運輸飛行載具等等....並曾與俄羅斯一同聯手研究此一領域,而其近來研發中的八馬赫級普羅米修士空對地超高速打擊飛彈計畫,據稱也將使用重油推進的SCRAMJET;不過缺乏其後續發展消息,殊為可惜。 |
Lin 於 2002/09/12 21:31 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
謝謝Flak大哥指點 |
helldog 於 2002/09/20 14:28 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
那請問現在有什麼武器是用超音速衝壓引擎(Scramjet),有什麼又是用衝壓引擎(Ramjet)?? |
flak 於 2002/09/20 14:34 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>那請問現在有什麼武器是用超音速衝壓引擎(Scramjet), 沒有 |
Tomcute 於 2002/09/20 15:19 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
衝壓引擎利用進氣道震波將氣流減速,自然達到增壓的目的,而省卻了渦輪引擎的渦輪機構。 ------------------------------------------------------------------------------- 可不可以請問一下為什麼利用進氣道震波將氣流減速會達到自然增壓的目的,是用什麼原理啊~~~~~~~啊~~~~~~。 |
flak 於 2002/09/20 15:58 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>可不可以請問一下為什麼利用進氣道震波將氣流減速會達到自然增壓的目的,是用什麼原理啊 白努力(沒記錯吧?流體力學已經是很久以前的事了) |
黃金左腳 於 2002/09/21 13:16 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
那請問現在有什麼武器是用超音速衝壓引擎(Scramjet) 研發中: 1. 老美海空軍研發中的數項對地攻擊飛彈計劃,預定2010年後可進入量產成軍階段﹔最高時速從四馬赫至十二馬赫不等,有效射程介於六百至三千公里之間。
B. 普羅米修士計劃,使用重油推進超音速衝壓發動機,最高時速八馬赫級,有效射程1700公里,具備匿蹤外型彈體設計,預定於2010~2015年間可進入實用化階段,將配備於疾風打擊戰機上。 C. 據說其還有將SCRAMJET應用於研發六七馬赫級的超高空高速無人偵察載具,八九馬赫級反彈道飛彈獵殺載具以及十二馬赫級以上的太空運輸飛行載具(亞力安五型火箭的後繼者)之計劃,不過受限於國力,這些計劃是否會後繼乏力有待觀察。
======================================== 有什麼又是用衝壓引擎(Ramjet)?? 已服役: 法國:ASMP核子巡航飛彈計劃。 英國:海鏢式艦載區域防空飛彈,有效射程四十公里級。 俄國:一系列巡弋與反艦飛彈,如日炙,寶石,肯特等等......族繁不及備載
歐洲聯合:流星中長程空對空飛彈。 俄羅斯:R-77M中長程空對空飛彈。 美國: 美國與歐洲: 台灣:擎天/雄三反艦飛彈計劃 法國VESTIA研究計劃: 法國:ASMP-A核子巡航飛彈計劃。 法德合作: 俄印合作:一款有效射程290KM/最高時速三馬赫級的反艦/陸攻雙用彈 俄中合作:日炙改良型開發案。 中國:C-101, C-301等反艦巡航飛彈計劃。 |
helldog 於 2002/09/23 09:42 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
請問衝壓引擎(Ramjet)與超音速衝壓引擎(Scramjet)是否可以用在飛機上?? |
Skywalker-Luke 於 2002/09/23 09:46 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
↑不適合 |
VOR 於 2002/09/24 14:06 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
俄國跟印度合作的﹕ 09/23/2002 INDIA - SUPERSONIC CRUISE MISSILES TO ENTER PRODUCTION IN 2004 (SEP 23/PTI) PRESS TRUST OF INDIA -- India will start full commercial production of the Brahmos anti-ship Malaysia, South Africa and many other countries have shown a keen interest to go in for Brahmos missiles The Brahmos, which can be launched from land, air, ship and submarine platforms, will also be used by Russias Pillai, who is also in charge of Indias defense research organizations, said the Nag anti-tank missile is |
helldog 於 2002/09/24 18:16 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
衝壓引擎與超音速衝壓引擎為何不適合用在飛機上?? |
KGB 於 2002/09/24 18:53 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
目前的技術還做不到. |
flak 於 2002/09/25 14:46 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>衝壓引擎與超音速衝壓引擎為何不適合用在飛機上?? 其實不是不可能。但要注意的是,目前開發的Ramjet與Scramjet都是給飛彈用的,所以壽命都很短。其中Ramjet的燃燒室是靠一層絕熱材料硬撐,絕熱材料燒光了,引擎就報銷了。據說這層材料的壽命才是目前Ramjet的射程極限,所以各位可以發現目前的衝壓飛彈射程幾乎都不超過500-1000公里。 至於給戰機用的,以前有J58,現在有F-120改的怪物在發展中 |
偽•ewings 於 2002/09/25 16:48 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
恩.......追求緊緻化高比推所造成的結果 如果是重複使用型,也可額外引入衝壓空氣來形成氣膜,只是比較肥 |
helldog 於 2002/09/26 09:55 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
想問個題外話,在EF-2000還沒服役時,英,德,意的空優是由哪一款飛機負責??由駐歐美軍的F-15與F-16嗎?? |
flak 於 2002/09/26 10:13 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>英,德,意的空優是由哪一款飛機負責?? 英:龍捲風F3 德:可發射AMRAAM的F-4F與少量MiG-29 意:本來是龍捲風F3+F-104ASA,現在是F-16+F-104ASA |
helldog 於 2002/09/27 14:15 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
但龍捲風F3不是跟F-111一樣是長程阻絕轟炸機嗎?? |
ryan2181 於 2002/09/27 14:16 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
龍捲風F3 是ADV防空型 |
helldog 於 2002/09/27 14:18 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
德國現在還在用F-4F,是否機種太過老舊,為何不使用F3或買F-16?? 請問匿跡是下一代戰機的主流,但EF-2000為何在匿跡方面不是很注重?? |
flak 於 2002/09/27 17:35 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>德國現在還在用F-4F,是否機種太過老舊,為何不使用F3或買F-16?? 他們在等EF-2000 >請問匿跡是下一代戰機的主流,但EF-2000為何在匿跡方面不是很注重?? 因為英國佬那時候還不知道匿蹤(EF-2000的機體構形源自德國的JF-90,所以精確地說是那時候德國還不會)。 |
黃金左腳 於 2002/09/27 18:36 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
但龍捲風F3不是跟F-111一樣是長程阻絕轟炸機嗎?? 龍捲風最早發展出來的是阻絕打擊型IDS, 發展成功之後, 又因應英國北海長程防空需要, 研改出配備最大偵測距離184km, 可同時追蹤12~20個目標獵狐者脈波都卜勒雷達與推力加強引擎的ADV防空型F2/F3構型, 主戰武器則是四枚麻雀AIM-7E/F英國改良版, 天閃半主動雷達導引AAM與二至四枚AIM-9L響尾蛇IR AAM. 由於衍生自笨重的戰鬥轟炸機, 龍捲風ADV F2/F3靠著其長程搜索雷達與高續航力, 在冷戰時期攔截蘇聯長程轟炸機的侵攻還算稱職, 但若要和機動靈活的SU-27或MIG-29爭鋒便力有未逮, 因此其研發量產時間雖然晚於阻絕打擊型, 卻是EF2000第一優先汰換的目標. |
黃金左腳 於 2002/09/27 19:25 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>德國現在還在用F-4F,是否機種太過老舊,為何不使用F3或買F-16?? A: 德國的F-4F均已換裝AN/APG-65雷達, 使用AIM-120, 論空戰力已不下於龍捲風F3, 還有24架前東德的MIG-29撐場面, 處境已經比到現在還在使用F-104的義大利好上太多, 足以撐到EF2000到來為止.
A: 所為下代主流, 也只是真對老美空軍而言, 老俄或老共就算真能研發成功夠級數的匿蹤戰機, 能正式大量生產成軍最快也是在2015年左右, 比起老美晚了至少十年, 更何況是開發緣起比老美未來戰機計畫還早上兩年的歐洲戰機計畫?? 若不是冷戰結束等種種因素導致EF2000計畫一再延宕, EF2000早該在1992至1996年間便開始進入量產服役階段, 而當時也只有老美有能力奢談匿蹤, 也就沒有什麼主流不主流的問題; 既使是到現在, EF2000的雷達匿蹤能力據說也只下於猛禽, 到2010年時至多再被F-35追過, 等到會再被其他國家匿蹤戰機壓倒趕上的時候, 最快也是十五年以後的事情; 而歐洲戰機的研發國家也已經預定在2010年, 第三也是最後一批次EF2000進入量產階段時, 對其進行匿蹤構型升級 (例如換裝AESA雷達, 改裝使用類似猛禽戰機的內載彈艙, 向量推力/尾翼刪減科技等.....) 與反匿蹤偵測技術的導入工作, 因此EF2000是否真的趕不上時代, 2010年左右方能真正分曉。 |
黃金左腳 於 2002/09/27 19:33 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
因為英國佬那時候還不知道匿蹤(EF-2000的機體構形源自德國的JF-90,所以精確地說是那時候德國還不會)。 其實德國當時也有在搞螢火蟲匿蹤無人實驗載具計畫, 雷達截面積最小之處據稱可達-40dB等級, 並不下於老美的F-117A匿蹤戰機, 但是在老美強大的政治壓力(理由不問可知)下, 本計畫最後被迫取消發展. |
cobrachen 於 2002/09/27 23:20 | |
Re:超音速衝壓引擎發展 | |
>在EF-2000還沒服役時,英,德,意的空優是由哪一款飛機負責??由駐歐美軍的F-15與F-16 >嗎?? 基本上,如果不是因為冷戰結束,大家開始砍經費,延後發展時成,更改生產計劃等等,這個空防需求的接替或是空隙是不會出現的,也可以說目前的狀況是計劃外,才會有這樣的印象出現。 |
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