渦輪噴氣發動機加上高超音速沖壓發動機:Chimera小試身手
亞特蘭大公司Hermeus將目光投向了明年的4馬赫,以打破1976年SR-71黑鳥所設定的3.3馬赫的基準。Chimera混合發動機現在可以完成在低速渦輪噴氣模式和高超音速沖壓噴氣模式之間的切換。在美國空軍的資助下,該公司正在全力推進其Quarterhorse項目,這是一個笨重的、飛鏢形狀的、遙控的無人機,旨在比之前的任何飛機衝刺得更快。
由於2021年才獲得資金,這個項目的研發速度相當瘋狂,Hermeus聲稱它仍然有望在明年打破直接的空中飛行速度紀錄。
為了達到這個目標,它需要一個類似於SR-71黑鳥的發動機;一個可以分兩階段運行的混合推進裝置。當需要在高超音速下獲得最大推力時,沖壓式噴氣機才會啟動,如果沒有至少三倍於音速的空氣壓力和溫度,沖壓式噴氣機就無法工作。
因此,混合動力。Hermeus公司設計並製造了一種被稱為”奇美拉”(Chimera)的發動機,它在同一管道中裝下了沖壓發動機和速度較慢的渦輪發動機。渦輪噴氣機即使在靜止狀態下也能發揮作用,因此它能夠讓”Quarterhorse”騰空而起,在那裡它將加速到3馬赫然後關閉。然後,超音速進氣將繞過渦輪噴氣機進入沖壓噴氣機,沖壓噴氣機將壓縮空氣,點燃空氣,並將飛機噴射到其最高速度。
去年,該團隊將Chimera發動機帶到了聖母大學渦輪機械實驗室,在那裡,它被安裝在一個高馬赫測試設施的長凳上,該設施經過特別改裝,以足夠高的速度提供進氣,以模擬4馬赫飛行。工程師們連續運行噴氣機,通常是在深夜,以減輕所涉及的瘋狂的電力成本。測試活動持續了整整五個月,Hermeus團隊才得以宣布它已在11月實現了渦輪噴氣和沖壓噴氣階段之間的全面和穩定的過渡。
Hermeus聯合創始人兼首席技術官格倫-凱斯(Glenn Case)在一份新聞稿中說:”聖母大學的設施使我們能夠創造出與我們在飛行中看到的情況相似的條件。在地面上完成這項測試大大降低了我們將在今年年底開始的Quarterhorse飛行測試活動的風險。”
Quarterhorse的既定目標是突破4馬赫,驗證Chimera發動機,並打破SR-71黑鳥仍然保持的50年的空速記錄
除了Quarterhorse,Hermeus正在計劃一個更大的Darkhorse無人平台,它將從F-16飛機上安裝一個巨大的普惠F100發動機作為其渦輪噴氣級。這台機器的目標是提供5馬赫的持續高超音速飛行,目前沒有任何一個國家擁有這樣的軍事裝備。
赫梅斯公司選擇了普拉特-惠特尼公司F-16的F100渦扇發動機作為奇美拉II發動機的渦輪部分,該發動機將為其大型飛機提供動力。
但Hermeus的最終目標不是軍事。在這個階段,它的最終計劃是建造一架民用、商用、空速高達5馬赫的高超音速客機,機身採用鈦合金,航程約為4600英里(7400公里),能夠在125條不同的跨洋航線上運送多達20名乘客。這架”Halcyon”飛機可以在90分鐘內將人們從巴黎”閃送”到紐約,高度達到90000英尺,比傳說中的黑鳥被允許巡航的高度還要高。
Halcyon比今天市場上的任何商業飛機快五倍,坦率地說,這種飛機在現階段看起來有點像一個白日夢,因為它的建造、測試和認證比超音速噴氣機難得多–甚至這些都被證明是非常困難的,儘管佛羅里達州的Aerion公司為其50人的1.4馬赫噴氣機預付了100多億美元的訂單,卻在2021年停業了。更不用說,從開發軍用無人機到讓高超音速客機獲得商業飛行認證並投入批量生產已經是巨大的飛躍,更不用說獲准以這種速度飛行了。
不過,自2018年成立以來,Hermeus已經取得了一些相當瘋狂的進展。這是一家年輕的公司,有一個看起來非常年輕的團隊,正在研究一些突破性的裝備。誰知道他們會在哪裡降落?