如今让你高攀不起!英空天飞机破产:中国空天飞机已准备执行任务

星辰大海评军事 2024-11-12 05:55:24

11月10日,据SpaceNews报道,英国的Reaction Engines Ltd.已申请破产,这家公司几十年来一直致力于高超音速发动机以及空天飞机的研制,但最终还是未能成功,已经于10月31日申请破产,200多名员工已经就地遣散!

与这家公司正在突破的技术相近,中国也有比较类似的“云龙”动力空天飞机正在研发中,立项之初还被嘲笑不就是英国SABRE的翻版么?现在“原版”破产了!但是“云龙”动力空天飞机再入与返回技术的“空天飞机”却将在几年后执行天宫空间站货物运输任务,真是当年你笑我抄袭,如今我让你高攀不起!

英空天飞机破产:技术路线错了吗?

提起Reaction Engines可能没人知道,如果提到“反应引擎”估计就有很多网友知道了,但如果再提到SABRE Engines(佩刀发动机)估计大部分朋友都“反应”过来了,各位记得没错,Reaction Engines公司最著名的产品就是“协同吸气火箭发动机”,同时还有以这种发动机为动力的“Skylon”(云霄塔)的空天飞机!

这种空天飞机能在15分钟内将17载荷送入近地轨道,并且这种飞行器只需要燃料+少量氧化剂,在大气层内时能从大气中将氧气分离并送入火箭发动机作为氧化剂,这种技术能让飞行器的氧化剂携带量大幅减少,不仅降低成本还降低了重量,同时该飞行器还能从近地轨道上直接返回,使得未来的太空发射技术成本极低!

未来的成本甚至远远低于SpaceX的星舰发射成本,可以说Skylon与SABRE Engines的结合,让这种飞行器在未来极具竞争力,同时也让英国跻身于全球高超音速飞行器以及发动机研究的顶尖行列,然而让大家意想不到的是,这家有着35年历史的公司,在今年10月31日突然破产,原因是无法获得足够的资金,在耗尽了资金又无法吸引到更多投资的情况下只能选择破产!

SABRE Engines:路线图错了?

“Skylon”(云霄塔)的核心就是SABRE发动机,Reaction Engines公司破产,唯一的原因就是SABRE发动机难产,作为有着35历史的公司,在该领域造诣肯定是比较深的,但即使如此,依然未能突破该发动机,难不成是这种SABRE发动机技术路线有问题?

SABRE发动机的原理有点复杂,准确地说这应该命名为预冷式协同吸气火箭发动机,结合现有多种类型发动机的优点,简单一点理解,SABRE发动机大概综合如下发动机的优点:

火箭发动机:这种发动机推力很大,推重比很高,在大气层内以及真空中都能运行,缺点是需要自带氧化剂,即使在大气层中也是如此,另一个缺点是比冲略低;喷气式发动机:推力很大,比冲极高,不需要携带氧化剂,可以直接从大气层中吸气,缺点是高速性能不足,无法在真空中工作

主要是结合了这两种发动机的优点,但其实还有另一种冲压发动机的优势,不过涉及不多,估计很多朋友在了解原理时忽略了!SABRE发动机的原理是这样的:

主要结构:进气锥、预冷器、涡轮压缩机、火箭预燃室、火箭发动机,这个复杂的组合的工作原理与步骤是这样的:

启动预燃室:氧化剂与燃料先进入这里燃烧,为相关结构提供动力,所以这种发动机起飞时需要携带少量氧化剂;为预冷压缩机提供动力:从进气锥到发动机内的空气会经过预冷室,这里有氦制冷液需要压缩机压缩后进入冷却循环,之所以要对空气制冷是因为空气压缩后温度上升并膨胀,压缩比会降低,空气流量下降,制冷可以让发动机提高压缩比,同时提高空气流量;为涡轮压缩机提供动力:进过冷却的空气会进入涡轮压缩机,压缩成高压空气,经过后方管道进入火箭燃烧室作为氧化剂从地面起飞到高超音飞行都是这个模式,进气锥的作用是预压缩,因为在超音速模式下,通过调节进气锥可以使用激波预压缩空气,这就是冲压发动机的进气与压缩原理,所以说这里用了一部分冲压发动机的原理;到30~40千米高空后空气中的氧含量不足以支撑燃烧,此时进气锥后移封闭发动机进气口,此时的发动机将会工作在纯火箭模式;

这种发动机在原理上并没有太大的问题,主要难点是将进入发动机大量空气在10毫秒内(百分之一秒)将空气冷却至-150℃,这个难度很大,需要一种极高效率的换热器,早期使用液氢,但因为液氢会导致材料氢脆,后来选用氦气,液氢同时可以作为燃料,在经过换热器后可以作为燃料使用,但氦气却不行,所以要使用压缩机将其循环使用!

其他结构比如涡轮压缩机就是一台普通的涡喷发动机的几个压气级,后半部分则是使用空气的火箭发动机,技术难度并不是很大,但Reaction Engines成立35年来始终无法将其成熟化,这表示该公司在这方面遭遇了难以想象的技术难度。

据SpaceNews报道,该公司最近一次融资时2016年,欧洲航天局投资了1100万美元,此前美国和英国多家企业对其注入资金,比如BAE Systems 和 Rolls-Royce 在内的大型航空航天公司。但该公司但从2016年之后再没获得有效投资,并且这些公司都没有再注资,这表示至少Reaction Engines得技术难以获得突破,并且这些航空航天方面的顶尖公司也不看好这款发动机以及飞行器的研制,最终该公司以破产告终,已有的技术资产希望能找到下家!

如今让你高攀不起! 中国空天飞机已准备执行任务

与Reaction Engines公司的“Skylon”(云霄塔)方案类似,中国也有一款单级入轨的飞行器设计方案,航天科工的云龙动力单机入轨飞行器:

总共有240吨与480吨两种设计方案,分别配2台、4台60T推力级云龙发动机,其近地轨道运输能力为7.7吨和19.2吨,其中480吨级的入轨飞行器总长为95.6米,翼展30米,比曾经安-225的机身长度84米还要长十几米。

2022年9月25日,微博大神PhilLeafSpace贴出了一套航天科工的云龙动力单机入轨飞行器的设计方案,该方案不久后被撤回,因为这是航天科工内部PPT资料不适合外传。当然撤回也没用了,因为对这种发动机与飞行器感兴趣的朋友早就已经下载,不过种花家要声明下该资料不涉密。

从PPT可以看出这款云龙发动机的发展相当惊人:2021年11月26日,新浪科技报道了中国航天科工集团有限公司三院31所预冷动力技术中心在北京云岗某试验台首次完成了“云龙”发动机预冷器Ma5热态试验,这表示我国在SABRE发动机遭遇的预冷方案中问题已经解决。

估计在今年珠海航展上,很有可能看到云龙发动机的缩比模型甚至是发动机实物,毕竟从2021年到现在已经过去3年,按中国人的办事速度,差不多也就到了公布的前夜!

除了云龙动力单机入轨飞行器方案以外,中国还有一套二级入轨的腾云工程,其原理是使用子母级方案,母机使用高超音速发动机作为动力,比如TBCC(轮冲压组合发动机)或者RBCC(火箭冲压组合发动机)等加速到7~8马赫,在大约30~40千米高度释放子机,然后子机再启动火箭发动机飞向近地轨道。

2023年7月16日,央视在新闻频道专题节目中报道了腾云工程的子母级之间的分离技术进展,因为极高超音速下飞行器分离非常困难,因为穿越巨型母机产生的激波的空气动力学作用相当不明确,所幸我国有强大的JF-12和JF-22风洞,对于高超音速条件下的模拟那是手到擒来,就央视的报道而言,该方案进展也应该非常顺利。

中国空天飞机已准备执行空间站任务

10月29日,中国载人航天办公室通过新闻发布会正式披露,“昊龙”货运航天飞机方案“中标”空间站低成本货物运输系统方案,简单的说就是该机未来将会取代天舟货运飞船往返天地之间为天宫空间站运送物资!

“昊龙”长10米,翼展8米,上行能力按照要求不小于1.8吨,看起来不如天舟飞船的运力,但事实上“昊龙”和“神龙”空天飞机一样具有重复使用的能力,也就是说,使用“昊龙”会让空间站的货运成本大大降低,并且在降落后经过检查后不久即可再次起飞,如果如果2~3艘“昊龙”值班,基本上天宫空间站有啥风吹草动都可以去一趟。

“昊龙”与“神龙”应该同属一个体系,这个技术基本也是“腾云工程”的子级技术体系,当然如果算上返回技术的话与云龙动力也相关,说起来这套技术体系都是相关的,一家突破了之后可以反哺另一家。

说起来也是唏嘘不已,英国人在SABRE Engines(佩刀发动机)技术领域确实是先行者,但现在路子越走越窄了,明知道前途无量,但现在却走进了死胡同!而中国却在进入这一技术领域后深入并发扬光大!

在科技领域的突破与发展中最明显案例比如无人机,这个不是中国人发明,甚至中国起步也都比较晚,一直以来美国和以色列是这方面的佼佼者,但现在无人装备的大师毫无疑问是中国,无论是民用无人机还是军用无人机,中国已经独步天下!

同时还有点丧心病狂的机器狗,当年中国提议禁止AI在机器狗等领域的使用,结果被欧美甚至印度等国否决,现在好了,未来的战争中,你们面对的并不是PLA士兵,而是PLA指挥下的一群机器狗,毫无感情,视死如归,前赴后继,一直到你崩溃为止!

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  • 2024-11-12 22:37

    中国几乎在所有的赛道都在发力,哪像马大吹整天嚷嚷怕全世界不知道……