沈阳飞机设计研究所(简称沈飞)近日发布的2025年社会招聘信息引发广泛关注。在9个招聘方向中,有3个专门针对高超音速领域,包括2个飞行器总体设计岗和1个热结构设计岗。考虑到沈飞在六代机歼-50研发中展现的顶尖空气动力学实力炒股配资平台技巧,其进军高超音速领域可谓水到渠成。这不禁让人好奇:未来的高超音速飞机会是什么形态?传说中的七代机是否就是高超音速飞机?
从招聘岗位的专业设置来看,沈飞的高超音速研发已形成完整体系。两个总体设计岗分别负责气动布局和飞行器结构设计,热结构设计岗则专注热防护系统。值得注意的是,虽然发动机设计不在招聘之列,但这完全合理——作为专业飞机设计单位,沈飞本就无需涉足发动机研发领域。
沈飞布局高超音速领域实属必然。从亚音速到超音速的六代机研发经验,为其积累了足够的技术储备。现在业界更关注的是:沈飞将打造怎样的高超音速飞行器?其技术路线会如何选择?
展开剩余80%要理解高超音速飞行器,需把握四大核心技术:气动布局、结构设计、热防护和推进系统。通常将速度超过5马赫的飞行器称为高超音速飞行器,主要包括飞机和导弹两大类。虽然本文聚焦飞机领域,但导弹的某些设计理念值得借鉴,比如AHW的轴对称构型、DF-17的乘波体设计等。
高超音速飞机的设计需平衡多重需求:既要保持高升阻比,又要确保强机动性;既要考虑热防护能力,又要兼顾推进系统适配性。根据速度范围和任务定位(侦察、作战、运输等),主要分为两类:宽速域飞行器(如空天飞机,速度范围0-25马赫)和固定速域飞行器(当前技术条件下约5-6马赫)。
热防护系统的设计直接关联飞行速度。以25马赫再入的空天飞机为例,需采用烧蚀材料与主动冷却的复合方案;15马赫导弹要平衡烧蚀与结构强度;5马赫巡航飞机则依赖轻量化隔热材料。不同速度下机体表面温度差异显著,这给热结构设计带来巨大挑战。
飞行器结构强度设计同样关键。战斗机、运输机等不同机型对过载要求各异:现代战斗机最大过载通常为9/-3g,而高超音速运输机的过载要求则低得多。结构工程师必须精准把握这个度。
在推进系统方面,中国已展现出世界领先的高超音速技术实力。虽然DF-17等滑翔式导弹不涉及发动机技术,但YJ-19和CJ-1000这类巡航导弹使用的超燃冲压发动机值得关注。不过受限于碳氢燃料特性,这类发动机的极限速度约6-7马赫。
超燃冲压发动机虽性能优异,但存在明显短板:燃烧室需维持超音速气流中的稳定燃烧,技术难度极高。亚燃/超燃一体发动机虽能实现2-3马赫启动,但在4-5马赫转换时会遭遇推力陷阱,需采用RBCC等组合方案解决。
燃料选择直接影响性能上限。相比航空煤油,液氢燃料具有点火能量低、易预冷等优势,可使超燃冲压发动机突破10马赫。但液氢储存困难,且存在氢脆问题,这催生了预冷发动机技术——通过液氦急速冷却进气,英国佩刀式和我国云龙发动机都采用此原理。
爆震发动机是另一重要方向,包括PDE、RDE和ODE三种类型。其中RDE已实现小型化应用,但大型化仍存挑战。ODE适用于6-17马赫环境,但同样需要组合发动机配合启动。
组合发动机通过整合不同类型发动机,实现优势互补。目前主要有涡轮-冲压、火箭-冲压、涡轮-火箭等多种组合形式。预冷组合循环发动机(如云龙动力)最具发展前景,可实现0-25马赫全速域覆盖。
对比现役战机,六代机主要在航电系统方面取得突破,飞行性能提升有限(速度增幅约0.5马赫)。而七代机将实现质的飞跃——采用超燃冲压发动机可达6马赫,若使用预冷组合循环发动机,更可突破25马赫,实现2小时全球到达。
当前中国面临重要抉择:是立即研发基于成熟超燃冲压发动机的6马赫战机,还是等待预冷组合循环发动机技术成熟后直接研制空天飞机?这个战略决策将深刻影响未来空战形态。
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