美国GE航空航天公司近日在肯尼迪航天中心对其最新研制的“固体燃料冲压发动机”(Solid-Fuel Ramjet, SFRJ)进行了实际飞行测试,该发动机搭载于经过改装的F-104“星式战斗机”,可以将飞行器的速度推进到五倍音速以上。这类高超音速武器被认为将在未来改变战争及航空方式,有望将伦敦至悉尼的航班缩短为数小时,同时可能使现有防空系统难以应对。
高超音速飞行面临的最大难题之一,就是如何让飞行器有效进入该速度区间。作为“可发射式吸气式系统大气测试”(Atmospheric Test of Launched Airbreathing System, ATLAS)项目的一部分,GE航空航天公司此次的固体燃料冲压发动机采用创新设计,在发动机内部壁上铺设固体碳氢燃料,看起来有点类似橡胶。这种结构不携带氧化剂,氧气由外部进入并参与燃烧,燃料层逐步消耗,从而持续提供动力。
传统的冲压发动机内部看起来只是空管,只有在高速飞行时,通过机体前进速度让外部气流直接压缩加热进入发动机,形成有效推力。该发动机不需要涡轮或风扇等活动部件,结构更为简洁轻巧,但与液体燃料冲压发动机相比,固体燃料方案进一步简化了供燃系统,仅有最基本的控制部件。
从能效方面来看,固体火箭发动机的单位冲量(衡量燃料效率的指标)约为240秒,SFRJ则可达到1000秒,且无需携带额外氧气,减轻了重量,提高了效率。由于无复杂机械结构,制造成本也显著降低,适合一次性使用的飞行任务。
在本次测试中,由于目标是测试空气动力学性能,发动机在实际飞行中并未点火。后续自由飞行试验中才会进行首次点火测试。GE航空航天公司相关负责人表示,采用可重复使用的飞行试验硬件进行悬挂载机测试,可以频繁在真实大气条件下实验,更好地评估系统表现。
该项目获得美国国防部资金支持,预计将在未来推动高超音速武器技术及商用航空领域的重大突破。