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印媒急了! 中國公布革命性沖壓發動機: 印度布拉莫斯飛彈根本沒法比

2024-11-30推薦

11月29日的印媒【歐亞時報】發表了一篇相當有趣的文章,對此前中國科學家突破的一種革命性沖壓發動機說三道四,然後搬出自家的王牌武器布拉莫斯飛彈做效能對比,認為相對於成熟可靠的布拉莫斯飛彈,顯然是後者更為適合印度軍方!

平心而論,印度的布拉莫斯飛彈在全球巡航飛彈中效能還算不錯的,但是在中國面前,這種飛彈基本就不入流,甚至中國最近停產的飛彈效能都比它好十倍,而與最新型的革命性沖壓發動機效能相比,那基本連提鞋都不配!

印媒比較中印超音速飛彈技術:怎麽看都是自家的順眼

11月22日的SCMP(香港南華早報)報道了中國科學家突破了一種革命性的沖壓發動機技術,用這種沖壓發動機制造出的飛彈的飛行包線是這樣的:

  1. 飛彈發射,助推器點火,將飛彈加速到超音速;
  2. 沖壓發動機點火,啟動後助推器脫落,速度加速到2.5~3馬赫,繼續飛行200+千米
  3. 在距離目標還有幾十千米時飛彈入水,沖壓發動機氧化劑切換為水蒸氣,繼續燃燒工作;
  4. 水下以速度200節+(370千米/小時)航行,直至命中目標;

很多網友都認為這種模式是火箭助推魚雷,或者說是反潛飛彈,但印媒卻分得很清楚,這是一種新體制模式的反艦飛彈,並不是新瓶裝舊酒!特別指出,這種發動機有大氣層中以及水下兩種工作模式:

  1. 在大氣層中以沖壓發動機吸入氧氣作為氧化劑,在燃燒室內點燃,劇烈燃燒膨脹的燃氣從尾噴口排出為飛彈提供動力,速度最高能達到3馬赫以上;
  2. 在水下將封閉沖壓發動機進氣口,但會吸入水產生水蒸氣進入燃燒室,與燃料發生反應,產生高溫高壓瓦斯,並且還能二次燃燒,從尾噴口噴出獲得動力,速度最高200節+

因為飛彈末端入水攻擊,之前對反艦飛彈攔截的一切手段都無效,只能啟用魚雷攔截模式,但這種水下飛彈攻擊速度高達200節,是普通魚雷的4倍以上,所有攔截重型魚雷的模式也會失效,總之一句話,如果現在用這種飛彈打擊美軍航母,估計美軍連攔截的武器都沒有,只能看著飛彈在水下拖著一條白線命中航母。

印媒參照了SCMP的報道稱,這種發動機使用的是一種含硼高能燃料,因為能用空中和水下兩種模式工作的燃料基本都是含硼的,這一點在上世紀50-60年代美蘇科學家就有研究,但遭遇了難以想象的問題,一直都未能解決,之後就束之高閣!

一直到十幾年前各國開始搞高超音速沖壓發動機才有人想起這檔子事,所以各國都投入了巨資研究,空氣動力以及沖壓發動機等期刊上論文屢見不鮮,2022年中國科學家就以這種發動機發表了一篇論文,詳細敘述了這種發動機的工作模式以及在空中和水下如何實作模態轉換,當時大家也在意,畢竟這種論文又不是第一次見了,因此這種發動機原理的科普也就熱乎一陣子!

到現在已經2年過去了,正當大家已經完全忘記這事兒的時候,在【推進技術】的10月期上出現了一篇論文,詳細敘述了這種發動機已經在水下點火成功,使用了二次燃燒模式,效率高達90%,測得氣流速度超過3馬赫!

簡單地說,全世界都在研究,但中國科學家已經走的最靠前,技術最先進,從理論到模型,再到實地點火測試,一路都走通了,接下來就是驗證各種數據了,待多次測試成熟之後就會進入試制階段,最後會進入發射測試階段,盡管現在距離最終服役還早,但這種發動機前途一片光明。

劃時代的飛彈出現:印媒還是覺得布拉莫斯就很好了

印媒的評價也挺中肯的,他們不否認中國這種發動機很先進,也非常實用,但哪有說自家的孩子不如人家的嘛,所以【歐亞時報】認為,硼動力的飛彈確實很不錯,但中國對這復雜技術掌握能夠力存在很大的不確定性,未來發展的方向沒有定論!

但是印度的布拉莫斯飛彈不是,這是一種確定性的武器,從早期的I型陸基版已經發展到了海基和空基版本!說句實在話,布拉莫斯飛彈效能還不錯,因為最高速度達到了2.8馬赫,全世界能玩亞燃沖壓發動機的國家也不多,盡管布拉莫斯是俄印合作的產物,但至少也算印度掌握了沖壓發動機技術是吧。

這種飛彈的攻擊模式是低低低或者低高低模式,前者由於匹配地形在30公尺高度飛行,比較隱蔽且不容易被發現,但射程偏低,低高低模式是射程比較遠,但高空巡航最大射程,容易被發現,不過由於速度比較高,攔截難度也是不小的,所以印度這飛彈在全世界排名來看還是比較靠前的。所以【歐亞時報】覺得布拉莫斯已經很牛逼了,菲律賓也買了不少裝備軍隊,這足以證明布拉莫斯是一種非常先進的武器!

布拉莫斯飛彈技術VS中國新體制沖壓發動飛機技術

肯定有網友會有疑問了,布拉莫斯飛彈用的是沖壓發動機,中國新體制發動機也是這種模式,這倆到底誰高誰低,能不能從技術原理上做個徹底的對比,看看中印的沖壓發動機到底誰厲害?

在開始比較之前,先來看看布拉莫斯飛彈的問題

這種飛彈最大的問題是超重,布拉莫斯飛彈加上助推器後總長度達到了8.1公尺(艦載、潛射與陸基型),即使是空射版也達到了6公尺以上,重量超過2.5噸,目前這種飛彈就算是掛載蘇-30MKI機腹掛架下也很尷尬,因為高達2.5噸的重量會比較嚴重的影響蘇-30MKI的作戰半徑。

當然印度也在搞布拉莫斯的NG版本,也就是下一代,這個版本的設計要求是將發射重量降低為1.5噸,長度在6公尺以內,彈徑不超過0.5公尺,比早期的布拉莫斯版本要輕一半,長度也短三米,但射程也被縮減到了300千米以內,一般來說改進型就是飛彈重量下降一半,但射程不變或者只減少1/3,這樣就是成功的,但NG版本品質下降一半,射程也只有一半,這個是不是叫等比例縮小?

印度還沒吃透液體沖壓發動機技術

布拉莫斯飛彈用的是液體沖壓發動機,這一點是有有據可查的,目前絕大部份超音速巡航飛彈使用的都是液體沖壓發動機,這種發動機原理上來了解下更適合大理解印度的布拉莫斯飛彈技術:

  • 沖壓發動機無法自啟動,所以一般都是助推器推進到超音速,然後再啟動沖壓發動機;
  • 沖壓發動機使用的是激波壓縮原理,所以必須到超音速才能夠有效壓縮排氣;
  • 經過數道激波壓縮後的高壓瓦斯在混入燃料後進入燃燒室後被點燃,產生高溫高壓瓦斯;
  • 高溫高壓瓦斯膨脹後從尾噴口噴出形成動力推動飛彈前進;
  • 這個過程中有幾個技術難點,一個是激波壓縮瓦斯,這個不像是噴射式發動機的渦輪葉片,在零速度下完全是看不到的,所以必須要有高深的空氣動力學功底才能設計出穩定燃燒的沖壓發動機,印度有沒有?看布拉莫斯的立項到裝備時間就知道了。

    1995年俄印合作,2004年裝備,9年時間,也算湊合,但技術幾乎都是俄羅斯一方搞定的,這也導致印度接收後的後續改進難產,空射版到2012年才測試,2019年才投入使用,這表示印度在技術吃透上遭遇了很大的障礙。

    另一個是體積縮小版,NG版本品質下降一半,射程也只有一半,這個就不合適了,2004年搞定的技術,2020年代還縮小一半射程也跟著縮小一半!事實上有多個改進可以讓射程大振幅增加:

  • 使用更高能的燃料,這個燃料是可以改進的,並不是說只能一成不變,數據沒變表示印度一直在使用俄羅斯提供的「配方奶」,印度照方抓藥,從沒想過要變一下;
  • 改進沖壓進氣道,使用高壓縮效率的進氣道,提高壓縮比會提高燃燒室溫度,燃料利用率增加,同樣也能增加射程,縮比一般表示印度就是等比例縮小,但一定會遭遇前所未有的難度,因為空氣動力學結構等比例縮小放大後後遺癥很大;
  • 都沒啥變化就表示印度一直在吃俄羅斯技術的老本,想要在這個上面更進一步,實在有點困難!另一個是看印度使用沖壓發動機的飛彈就這一款!這表示印度還無法移植這種發動機,數據改變後不知道怎麽調整了。

    還有一個是布拉莫斯飛彈使用的是比較落後的軸對稱進氣口,與中國YJ-12這種朝任何方向機動時都能保證進氣的四周肋部進氣模式相比,軸對稱對機動性有一定的限制,因為軸對稱進氣道在劇烈機動時會導致激波位置改變,繼而導致進氣條件出現問題,發動機會喘振甚至熄火!

    沖壓發動機在熄火後極難再次點燃,因為在沒有動力的情況下飛彈速度會越來越慢,如果不能再超音速狀態下完成點火,那麽一點速度掉入亞音速就沒機會點火了,所以布拉莫斯這種飛彈的過載是非常有限的,簡單的說就是偏好設定的機動範圍有限,有演算法可以計算軸對稱飛行器的極限過載範圍,比較容易被攔截.

    中國已進入固體沖壓發動機時代

    液體沖壓發動機比較常見,因為液體是流動的,可以透過一個小油泵註入氣流中並均勻混合,所以一般的超音速巡航飛彈都是液體模式,優點技術難度比較低,缺點是液體飛彈體積比較大,因為油液的密度比水都小,所以印度的布拉莫斯飛彈長度超過8公尺,這也是正常現象。

    除了液體沖壓發動機外,還有固體沖壓,固體燃料比較好處理,可以壓一壓增加密度,因為絕大部份固體都比液體密度要高,同等重量下的固體燃料在體積上要小得多,所以用固體沖壓發動機研發的飛彈體積會大振幅縮小,但是固體沖壓發動機難度也很大,主要集中在如下幾個方面:

    1. 必須突破固體貧氧高能緩燃燃料技術;
    2. 必須要讓緩燃速度可控,這樣才能調節不同速度下的燃氣混合比;

    與各位想象的不同,固體沖壓發動機是用緩燃高能燃料的「陰燃」產生大量可燃性瓦斯,再和進入進氣道的大氣混合,在沖壓發動機燃燒室點燃,難度是緩燃快慢都不行,另一個是頭部軸對稱進氣不太行,因為頭部進氣會穿過緩燃裝藥的進氣道,隨著燃料的燃燒,這個進氣道數據會變化,調節難度太大;

    或者使用隔板隔離,但這樣一來進氣道結構就復雜了,所以印度的軸對稱頭部進氣的方案就掛了,而四周肋部進氣不影響頭部緩燃裝藥的燃燒速度,可以做到精確控制混合比;目前印度沒有這種肋部進氣的技術!

    所以你就知道當年中國為什麽要引進3M80型超音速反艦飛彈了,並且中國還將其用四個肋部軸對稱進氣改成了斜面切口,過載可以更高!中國人早就考慮為未來的固體沖壓發動機做技術儲備,而印度還在傻傻的搞布拉莫斯,以後要改固體沖壓的話,需要再次投入巨資!所以就算同樣是引進技術,中國知道自己想要什麽,而印度則只能走馬觀花,人家說啥就是啥,人家說啥好就啥好!

    SCMP和印度媒體報道的這種發動機就是固體沖壓發動機,因為含硼高能燃料是固體,簡單的說就是中國早就搞定了固沖,現在測試只是要將這種技術發揚光大,從空中折騰到水下去!

    印媒也別急,畢竟急了也沒用,中國在2020年停產的一款飛彈數據就相當牛逼,長劍-100超音速巡航飛彈,長9公尺左右,直徑0.7~1公尺,彈頭載荷500千克,射程4000千米+,巡航速度4馬赫+,巡航高度30千米+,並且這種飛彈使用了多種制導模式,包括慣性制導、地形匹配制導、景象匹配制導、北鬥衛星定位導航等組成之復合制導系統,除非被擊落,否則完全無法幹擾。

    這種飛彈可以碾壓全球任何巡航飛彈,但這飛彈在2020年停產了,因為中國裝備了DF-17和DF-21D以及DF-26和27,長劍-100確實沒法和這些大神相比!我們停產的飛彈都能碾壓全世界,印媒居然還想用布拉莫斯這種老古董出來對比,真是有點貽笑大方了!