逍遥学能 2017-05-22 09:13
使用吸气式引擎的Skylon航天飞机
据英国《新科学家》网站报道，美国和欧洲的宇航局目前均在研发一种全新的“吸气式”(Air-Breathing)火箭发动机。与传统的火箭发动机相比，这种新型发动机能够从空气中吸取氧气来支持燃料的燃烧，因此在发射时无须携带笨重的氧化剂，进而大大降低航天器的重量和发射成本。美国宇航局认为，在未来40年内，“吸气式”火箭发动机有望会给人类的太空旅行带来一场全新的革命。
让发动机吸入空气以产生助推力并不是什么想法。几十年来，喷气式发动机一直在采用这种方式工作。超音速喷气发动机通过从大气层吸取空气作为助燃剂，来为轻型宇宙飞船提供动力，可以从根本上降低把飞船送入轨道的成本。目前，每将约半公斤重的物体送入太空轨道，需要花费约1万美元(2.2万美元/公斤)。以这个价格，把一位68公斤重的人送入太空要花费150万美元。美国宇航局的目标是在今后25年内将发射成本降低到每公斤几百美元。他们相信，卸掉目前燃烧所需的超过450吨的液体氧化剂是一条可行之路。美国宇航局的专家表示，吸气式火箭发动机技术有望使太空旅行走近普通民众。
作为一种正在研发中的新技术，人们难免会对“吸气式”发动机和“吸气式”航天器存在着各种疑问。以下是关于“吸气式”发动机和“吸气式”太空飞机的简要介绍：
1、“吸气式”发动机如何工作？
吸气式火箭发动机又称火箭基组合循环发动机，这种发动机和喷气发动机非常类似。在喷气发动机中，首先由压缩机吸入空气。然后发动机对其进行压缩，并将其与燃料混合燃烧。燃烧后产生急剧膨胀的气体，从而提供助推力。喷气发动机的最大飞行速度只有3到4马赫，如果速度更高，则发动机部件将会过热。在超音速冲压式喷气发动机中，空气由进气口进入发动机。空气将在飞行器加速穿过大气层的过程中减速并被压缩。形成的超音速气流再与燃料混合并燃烧。吸气式火箭发动机最有可能使用的燃料是液氢或烃类燃料。
吸气式引擎的基本构造就是在飞行器的前端留有一入口用于呼吸空气。至于下一步如何运作，这将依赖于具体的设计方案。喷气引擎就是一种普通的引擎，它是利用引擎几何学来使得空气减速。但是，喷气引擎的不足之处在于它只适用于相对较低的速度。而在高超音速条件下，也就是相当于5倍的音速(即5马赫的速度)条件下，被减速的空气温度太高，无法用于燃料的燃烧。解决这一问题，流行的做法就是使用超音速冲压喷射装置。这种装置不会让空气减速太多，相反却可以迅速地将高速流动的空气与燃料相混合从而产生推进力。但是，超音速冲压喷射装置也只适用于5马赫的速度。这意味着，必须要有另外其他的系统来推动飞机达到高超音速。
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