技术突破!美国Hermeus开始测试超音速发动机的预冷技术

GEF全球能源聚焦 2024-05-19 14:44:30

美国超音速技术公司Hermeus已开始测试其创新的预冷发动机技术,该技术有望推动超快Quarterhorse飞机实现更高效、更快速的飞行。此技术将成为Hermeus突破5马赫超音速飞行的关键。近日,该公司在爱德华兹空军基地进行了预冷系统的静态测试,标志着其向实现高超音速飞行的目标又迈进了一步。

说明:Hermeus Chimera推进系统将使用预冷的普惠F100发动机和集成的冲压式喷气发动机,为未来的高超音速飞行提供动力

预冷指的是在压缩和燃烧之前对发动机进气进行冷却。较冷的进气可以使标准的涡轮喷气发动机以更高的速度运行,具有更高的效率并降低性能退化。

超音速技术开发商Hermeus已开始测试其专有的预冷发动机技术,该技术将成为该公司超快Quarterhorse飞机的关键特性。尽管Hermeus没有透露设计细节,但预冷可以通过使用热交换器和低温燃料(如液态氢)来实现。

此系统是Hermeus突破5马赫超音速障碍方法的一个组成部分,该方法涉及使用标准喷气发动机加速到低马赫飞行,然后再过渡到单独的冲压式喷气发动机推进系统以达到超音速。

Hermeus于5月14日表示,预冷系统的静态测试在爱德华兹空军基地进行。美国空军是这家加利福尼亚初创公司的资金支持者。

Hermeus目前正在开发其预冷系统,以与普拉特·惠特尼F100发动机集成,该发动机将为Hermeus即将推出的Quarterhorse Mk 2飞行器提供动力。

该公司表示:“从这些测试中收集的数据可以了解F100在各种负载下如何处理Hermeus预冷器,并将为未来的加热空气测试提供指导,模拟高超音速飞行条件。”

Mk 2飞机是Quarterhorse系列的第三个机体,将是该公司的第二个适航设计和第一个能够进行超音速飞行的设计。Hermeus计划在2025年的某个时候试飞Quarterhorse Mk 2。

Hermeus表示,该实验性设计将采用三角翼、可变进气口,并且“大小约等于一架F-16”。

虽然Quarterhorse Mk 2旨在达到大约2.5马赫的速度,低于高超音速飞行,但该设计将结合预冷技术作为涡轮基组合循环(TBCC)推进系统的一部分,Hermeus希望这将为其下一辆飞行器提供动力,以达到5马赫及以上的速度。

通过其称为Chimera的TBCC发动机,该公司希望解决高超音速飞行中最棘手的问题之一:从喷气涡轮过渡到冲压式喷气推进。

虽然高速冲压式喷气发动机能够达到高超音速,但当前设计的物理学要求大约3.5马赫的空速才能实现足够的压缩以产生点火并产生推力。

当代的冲压式喷气发动机和相关的超燃冲压发动机配置在4马赫或更快的速度下性能最佳。

这意味着飞行器必须达到这些速度,冲压式喷气发动机才能开始产生加速推力,这对于当前的涡轮喷气发动机来说是一个问题。有史以来最快的载人飞行器,洛克希德·马丁公司的标志性SR-71黑鸟,达到了3马赫的速度。

解决常规喷气发动机速度与冲压式喷气发动机点火所需的最小速度之间的差距对于可重复使用的高超音速飞行至关重要。几家美国公司正在寻求不同的策略来实现这一目标。

Hermeus似乎正在通过预冷方法解决发动机过渡问题,这可能允许F100达到更高的速度。

相比之下,推进领域的重量级企业GE Aerospace正在采取另一种策略:开发更有效的冲压式喷气发动机。

通过使用旋转爆轰燃烧技术来提高性能,这家发动机制造商认为它可以降低实现高超音速冲压式喷气发动机燃烧所需的空速。

与此同时,加利福尼亚初创公司Stratolaunch正在为其空中发射的Talon A飞行器寻求基于火箭的解决方案,这种风格更接近目前美国、俄罗斯和中国正在开发的高超音速导弹。

关于Hermeus公司

Hermeus公司是一家致力于开发高超音速飞机技术的初创公司,由著名的太阳公司(Sun Microsystems)创始人之一的亿万富翁Vinod Khosla创立。该公司正在研发名为Quarterhorse和Darkhorse的项目,其中Quarterhorse的设计目标是能够达到5马赫的速度,最终实现载客越洋高超音速飞行。为了实现这一目标,Quarterhorse将采用一种称为TBCC(Turbine-Based Combined Cycle)的技术,该技术结合了涡轮喷气发动机与冲压发动机或超燃冲压发动机。

来源:www.flightglobal.com

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