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S-發動機將成為日本未來發展高超聲速武器和無人飛行器的基石。(資料圖) |
S-發動機技術特點
S-發動機由進氣道、預冷卻器、核心機、加力燃燒室和噴管組成(圖1),發動機主要技術參數如表2所示。
以馬赫數5巡航飛行時,發動機進口滯止溫度將達到1000℃,超過了常規渦輪噴氣發動機進口溫度限制。為了解決此問題,S-發動機採用了預冷卻技術,利用液氫冷卻來流空氣,將溫度降低到300℃左右。另一方面,通過冷卻使來流空氣密度增大從而增加推力,能夠保持發動機從馬赫數0到5連續工作。
S-發動機的主要部件詳情如下:
可變幾何的進氣道:採用矩形進氣道,相比於圓形進氣道擁有更大的喉道高度和更簡單的調節機制,進氣道內有3塊斜板,其中後兩個斜板可調以控制波系,將來流速度從馬赫數5降低到馬赫數1,2003~2004年,進氣道部件試驗成功進行。
預冷卻器:預冷卻器是一種殼體管路型的熱交換器,形狀為矩形,與進氣道匹配,由1296個長320mm、外徑2mm的不銹鋼管組成,鋼管壁厚為0.15mm,管路間距比ATREX發動機增加一倍,已解決預冷卻器最核心的技術難題——結霜問題。預冷卻器熱交換率約120kW。
核心機:流量僅為1.1kg/s,因此採用單轉子設計,由較為簡單的斜流壓氣機、回流環形燃燒室和單級軸流渦輪組成。
加力燃燒室:火焰穩定器同時作為燃油噴嘴。通過改變火焰穩定器的形狀增強摻混能力。
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