研究小組發(fā)現(xiàn)，在高速和高空使用鎂可以使超燃沖壓發(fā)動機的推力增加近一倍。
據(jù)報道，中國研究人員已經(jīng)為超燃沖壓發(fā)動機開發(fā)了一種新型加力燃燒室，可以在98425英尺（30公里）的高度達到6馬赫。據(jù)其背后的團隊稱，這是通過巧妙地將鎂粉加入燃燒傳統(tǒng)噴氣燃料產(chǎn)生的熱廢氣中來實現(xiàn)的。
之所以選擇鎂，是因為它是一種高活性金屬，不需要大氣中的氧氣就能爆炸點燃。這對于像超燃沖壓發(fā)動機這樣的發(fā)動機很重要，這種發(fā)動機往往在大氣中有氧氣的情況下燃燒煤油來產(chǎn)生巨大的推力。
由于它們也被設計為在非常高的速度下運行（通常是高超音速），傳統(tǒng)的煤油燃燒達到極限，產(chǎn)生主要由二氧化碳（CO?）和水蒸氣（H?O）組成的廢氣。
在這些條件下，鎂可以利用這些“廢氣”并在注入時劇烈燃燒，利用原本會被浪費的能量產(chǎn)生額外的推力。
用鎂來推進超燃沖壓發(fā)動機
新的加力燃燒器將鎂粉注入下游的高溫氣體中（約2780.6°F，或1527°C）。這導致二次燃燒，其中鎂與水蒸氣和二氧化碳反應，產(chǎn)生更多的熱量和推力。
據(jù)報道，這使得超燃沖壓發(fā)動機的總推力幾乎增加了一倍。當測試新的加力燃燒器時，該團隊在模擬6馬赫和高空條件下的地面測試中發(fā)現(xiàn)了大約86.6%的增壓。
這項技術的另一個關鍵好處是，它不完全依賴于大氣中的氧氣；它使用現(xiàn)有的廢氣。該發(fā)動機還使用煤油作為冷卻劑，以保護發(fā)動機壁免受極端高溫的影響，提高整體效率。
研究小組還發(fā)現(xiàn)，鎂的反應速度比單獨使用煤油快兩到三倍。這轉(zhuǎn)化為更快的能量釋放，進一步提高推力。
正因為如此，新的加力燃燒器在廢氣質(zhì)量為13%的情況下使用鎂，將燃燒效率提高到65.1%左右。盡管這一切聽起來很有希望，但該團隊確實發(fā)現(xiàn)了該系統(tǒng)的一些缺點。
首先，在超音速下均勻注入鎂粉是一項挑戰(zhàn)。研究小組指出，這種分散度差會顯著降低推力增益。
很有希望，但仍有一些問題需要克服
發(fā)動機的耐久性也可能受到燃燒過程中形成的氧化鎂晶體的影響。這些晶體鋒利且具有磨蝕性，可能會損壞發(fā)動機部件。
新的加力燃燒器技術還需要精確的工程設計，因為即使是設計上的微小變化（例如，路徑長度和噴射方式）也會顯著影響效率。為此，該團隊強調(diào)了未來改進的必要性，比如改進其噴射系統(tǒng)。
他們建議使用氮氣，目前氮氣可以穩(wěn)定粉末注射。進一步的進展可能涉及注入更小的納米級鎂顆粒，以提高燃燒效率并更好地管理顆粒分散。
他們還指出，需要在不同的飛行速度和高度進行進一步的測試，以確保該技術的可靠性和適應性。該團隊指出，如果這項技術的問題能夠得到解決，它可以進一步鞏固中國在高超音速推進發(fā)展的前沿地位。
它還可以在未來高超聲速民用和軍事技術中發(fā)揮重要作用，特別是增強中國日益增長的高超聲速導彈系統(tǒng)的戰(zhàn)略能力。
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