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让球盘指数,伦敦飞悉尼仅需四小时?高超音速“空天飞机”有望颠覆旅行方式

2020-01-07 18:35:14
据外媒报道,英国工程师正在加紧研制“空天飞机”的发动机技术。从伦敦到悉尼的飞行时间有望在2030年左右减少近80%,从目前的20小时缩短至4小时,现有的旅行方式或将被颠覆。预计在本世纪30年代开始商业飞行之前,装备“佩刀”的“空天飞机”有望于本世纪20年代中期开始试飞。这一领域竞争颇为激烈,美国也在加紧研制高超音速飞机。

让球盘指数,伦敦飞悉尼仅需四小时?高超音速“空天飞机”有望颠覆旅行方式

让球盘指数,如何更快地穿梭于世界各地可谓旅行者们的一大追求。再过十年,人们或将见证航天航空技术的又一次飞跃式突破。据外媒报道,英国工程师正在加紧研制“空天飞机”的发动机技术。从伦敦到悉尼的飞行时间有望在2030年左右减少近80%,从目前的20小时缩短至4小时,现有的旅行方式或将被颠覆。

空天之间高能切换

据美国有线电视新闻网(cnn)报道,英国航天局周二在2019年英国太空会议上宣布,将在“世界第一太空桥”(world-first space bridge)协议下与澳大利亚航天局更紧密地合作。而来自英国反应引擎公司(reaction engine)的协同吸气式火箭引擎(the synergetic air-breathing rocket engine,sabre)看似该项目皇冠上的明珠。另据英国广播公司(bbc)报道,“sabre”在英语中有“军刀/佩刀”之意。这款引擎具有革命性意义,未来用途广泛,包括制造“空天飞机”,被视为英国的国之利器。

据悉,“佩刀”可令飞机的飞行速度达到5.4马赫(约合6600公里/小时,1马赫为1倍音速)。相比之下,这大约是协和式超音速客机速度的三倍。英国和法国共同开发的协和式飞机是上一代超音速飞机,飞行速度2200公里/小时左右,但因噪音大、不环保和故障多等问题于2003年停飞。此外,“佩刀”可令飞机在进入太空轨道后加速至25马赫(约合30000公里/小时)。飞行速度超过音速(空气中的音速约为每秒340米)5倍的飞行器被称为高超音速飞行器。

装备“佩刀”的飞机还可与曾经号称“世界上飞得最快、最高的”sr-71“黑鸟”侦察机相匹敌。“黑鸟”侦察机是美国空军使用的喷气式三倍音速高空战略侦察机,由美国洛克希德-马丁公司研制,采用了当时大量先进技术,能以3马赫左右的高速飞行,躲避敌机和防空导弹。

据悉,与常规引擎相比,“佩刀”最大的不同在于其不以航空燃油作为燃料,而是改用太空火箭常用的液态氢。当飞机在空气浓度较足的低空飞行时,“佩刀”就像一般的发动机一样,吸收氧气来助燃。而当飞机在氧气极为稀薄的高空环境飞行时,“佩刀”就会切换到火箭模式,改用机上内藏的液态氧来助燃。

有别于传统火箭仍需助推器将火箭送上天际,“佩刀”可以让 “空天飞机” “一飞冲天”,不再需要额外携带笨重的燃料助推器。根据反应引擎公司的说法,“佩刀”比目前的航空旅行技术更环保、更便宜。除了航空航天,新发动机还可以用于汽车工业和赛车运动,或者用于能源生产。简而言之,这项新技术结合了航空发动机和火箭发动机技术。此前,由于飞机需要空气助燃无法抵达太空,而火箭又花费太多燃料,两者难以进行优势互补。

“火箭(技术)已经70年没有进步了,而航空发动机已经变得非常高效,所以如果你能把航空发动机和火箭结合起来,你就能拥有一个非常轻便高效的推进系统,基本上就能制造出一架‘空天飞机’。” 反应引擎公司的项目主管肖恩·德里斯科尔(shaun driscoll)说。

“空天飞机”全称航空航天飞机,是一种航空与航天结合的、可重复使用的飞行器,能够像飞机一样在跑道上水平起飞降落,也可以高超音速飞出大气层成为航天工具。据报道,英国和欧洲航天部门正在研制可重复使用的太空飞机——“云霄塔”(skylon), “佩刀”是其成败的关键。

不过,新技术也有不少困难须要克服,包括处理超高温的气流与迅速冷却等技术问题。在高速飞行状态下,流经发动机的空气可能达到极端高温,从而导致材料融化,造成损害。因此,一个关键问题在于预冷器的研发,预冷器的作用是在空气流入核心发动机前降低其温度。

今年4月,反应引擎公司在美国科罗拉多州航空航天中心进行测试。根据该公司的一份声明,测试证明“佩刀”可以在不到1/20秒的时间内将超过1000摄氏度的气体冷却到室温。“这是一个非常重要的里程碑,见证了反应引擎的专有预冷技术实现无与伦比的传热性能。”反应引擎公司的首席执行官马克·托马斯(mark thomas)说。

有望在数年后试飞

cnn指出,自从协和式飞机2003年停飞以来,超音速飞行的爱好者一直渴望找到一种打破音障的新方法。人们对超音速旅行如此向往,以至于在过去四年里,反应引擎公司获得了超过1亿英镑的资金,同时还获得了bae系统公司(bae systems)、劳斯莱斯(rolls-royce)和波音horizonx等重要行业参与者的投资。

英国航天局主管格雷厄姆·图尔沃克(graham turnock)表示:“当我们完成了‘佩刀’火箭发动机的研制工作后,我们可能只需要4个小时就能到达澳大利亚。” 目前,这段旅程通常需要大约20个小时。“这项技术肯定能实现这一点。我们在说21世纪30年代的运营服务,这项工作已经非常先进。”

“这不是科幻小说,这不是白日梦,这确实正在推进中。” 图尔沃克说,“它有可能颠覆航空旅行……当然,你对航空旅行的设想将在10年后完全改变。”

据悉,“佩刀”已准备好进入核心测试阶段,目前的问题是建立一个合适的测试体系。反应引擎公司正在英国白金汉郡完成测试设施的建设,“佩刀”的核心测试将在这里首次进行地面演示。预计在本世纪30年代开始商业飞行之前,装备“佩刀”的“空天飞机”有望于本世纪20年代中期开始试飞。

这一领域竞争颇为激烈,美国也在加紧研制高超音速飞机。据报道,美国国家航空航天局去年宣布与洛克希德-马丁航空公司签订一项价值近2.5亿美元的合同,开发并测试超音速飞机,有望在未来成为“协和式飞机”的继任者,该飞机有望在不到三个小时的时间内从纽约飞到伦敦。

(编辑邮箱:ylq@jfdaily.com)

栏目主编:杨立群 文字编辑:廖勤 题图来源:视觉中国 图片编辑:朱瓅

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