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中国这个技术一出，让美国赶不上( 三 )

中国这个技术一出，让美国赶不上
SABRE的工作原理 ， 像层层盘起来的蚊香一样的预冷器是关键技术 。 橙色=冷却剂的流动方向 ， 红色=空气进气方向 ， 蓝色=空气出气方向中国这个技术一出，让美国赶不上
SABRE热力学循环简图 ， 蓝色=空气路线 ， 紫色= 氢路线 ， 绿色=氦回路 ， 红色=燃气路线SABRE的全称是Synergetic Air Breathing Rocket Engine ， 大意为伴生吸气火箭发动机 。 这是一种用于水平起飞、单级入轨航天飞机的新概念混合动力发动机 ， 用强预冷使得从空气中吸取氧的工作状态可以一直维持到M5和超高空 ， 然后转入火箭动力 ， 进入空间飞行 。具体来说 ， 进气在预冷器（PC）里强预冷后 ， 通过压气机（AC）达到高压 ， 一部分进入燃烧室（CC） ， 与预燃后炽热的贫氧富氢燃气混合燃烧 ， 通过喷嘴（Nozzle）产生推力；大部分空气进入预燃室（PB） ， 与氢气混合燃烧后 ， 加热氦气 。 氦气受热膨胀后 ， 推动氦气涡轮（HeT）驱动压气机 。 做功降温后依然有很高温度的氦气通过换热器（HX4）使得液氢受热气化 ， 形成高压 ， 推动氢气涡轮（HT1）驱动液氢泵（LHP）从液氢储罐（LHT）里抽取液氢 。 降压后的氢气还有足够压力 ， 继续推动另一台氢气涡轮（HT2） ， 驱动氦气制冷压缩机（HeC） ， 用于预冷器 ， 就像电冰箱里的氟利昂压缩机提供制冷剂一样 。 事实上 ， 氦在这里就相当于氟利昂 。SABRE的热力学循环相当复杂 ， 但也很精巧 。 SABRE的设计原意不是用于超燃冲压的 ， 使用吸气火箭发动机正好回避了超燃冲压的难题 ， 大气层内的高超音速飞行也只是过渡阶段 ， 只是为大气层外的火箭动力飞行提供尽可能高的起始速度和高度 。 但是适当简化后 ， SABRE的思路也可以用于超燃冲压 。 比如说 ， 取消氦回路 ， 燃料泵出来的燃料直接进入预冷器和热端冷却系统 ， 加热气化产生高压 ， 推动的涡轮直接驱动燃料泵 。 这样 ， 连预燃室都可以取消了 。主动冷却和强预冷都属于超燃冲压发动机的热管理技术 。 人们经常关注于超燃冲压的燃烧稳定性问题 ， 这确实是巨大的技术挑战 ， 就像可控爆炸一样艰难 ， 但热管理是同样巨大的难题 。 中国在2017年里程碑式的厦门国际会议上 ， 就暗示了超燃冲压技术已经达到相当高的技术成熟程度 。 现在热管理技术也达到了很高的技术成熟程度 ， 没有公开的只是带先进热管理的完整的超燃冲压发动机的高超音速飞行试验 。超燃冲压实用化的意义是怎么强调也不过份的 。 国庆70大庆上只公开了东风17的外观 ， 射程没有公布 ， 据估计 ， 在1800-2500公里范围 。 采用超燃冲压、从HGV改为HCM的话 ， 只需要较小的助推火箭就可以起飞 ， 大量氧化剂占用的重量可转为燃料 ， 极大地增加射程 。 即使计入更重的超燃冲压发动机和辅助系统 ， 射程的增加也是可想而知的 。 即使不可能增加15倍的射程 ， 而只能增加5倍 ， 也能在大体相同的全系统尺寸和重量情况下 ， 达到9000-12500公里的射程 。 如果说东风17还只是“嘉手纳快递”的话 ， “超级东风17”就不只是关岛快递了 ， 而是“夏威夷快递”、“洛杉矶快递”了 ， 军事意义不言而喻 。中国这个技术一出，让美国赶不上
东风17很厉害了 ， 但如果这是HCM ， 那就不只是“嘉手纳快递” ， 甚至不只是“关岛快递” ， 而是“夏威夷快递”、“洛杉矶快递“了中国的具有军工意义的高技术研发具有保密传统 ， 完整的带热管理的超燃冲压试验到底是进行了没有 ， 成功与否 ， 外界只有猜测 。 但在不远的一天又有哪个地方悄悄申报了一个创新奖 ， 或者在哪一个重大庆典上猛然推出全新的HCM ， 人们也不必太惊讶 。在太平洋的另一边 ， 美国在3月19日试验成功C-HGB ， 这是三军通用的HGV ， 但还在采用第一代的双锥体（也称旋成体） ， 而不是东风17采用的更先进的乘波体 。 另一方面 ， 美国负责国防科研的国防部副部长格里芬在谈到高超音速研究的时候 ， 特别提到美国在热管理方面的缺门 ， 使得本来射程达到3000公里的高超音速导弹的射程降低到1000公里 。 如果说中国离HCM还差临门一脚 ， 美国则还没有过中场 。 高超音速是少有的中国占决定性领先地位的军工科技 ， 这恰好也是对未来战争至关重要的核心军工科技 。 先进热管理技术进一步拉大了中国的领先距离 。责任编辑：刘德宾 SN222


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