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重磅!国产隐身轰炸机关键技术首次公开亮相:B2之后排世界第二

海陆空天惯性世界 2019-09-20 08:57:02
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重磅!国产隐身轰炸机关键技术首次公开亮相:B2之后排世界第二

近日,中国航空学会公布了2019年第十五届中国航空学会青年科技奖授奖人选名单,其中空军工程大学航空工程学院下属的

吴云教授

荣获该项殊荣。吴云教授师从该校航空发动机专家李映红院士,主要是从事航空等离子体动力学方面的研究工作,曾获得“军队科技进步一等奖”,“第二届‘航空强国中国心‘突出贡献一等奖“,“陕西省教学成果一等奖”,“吴仲华优秀青年学者奖”等多项荣誉称号。空军工程大学开展的等离子技术应用研究也正式获得我国航空部门的认可,已经或即将在多个关键领域进行推广和应用。

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空军工程大学下属的等离子体动力学重点实验室也成为该领域内的第一个国家重点实验室。本文则根据国内外的相关公开资料对空军工程大学以及吴云教授突破的等离子应用领域做一简单介绍。

等离子体

是指部分或完全电离的离子化气态物质。是由带电的正离子、负离子、自由基和各种活性基团组成的集合体,作为有别于固、液、气这三种物质状态的第四种存在方式,在许多方面都有着神奇的性能。除了大家熟知的等离子屏幕彩电、荧光灯等民用应用以外,人们所熟悉的军用应用就是国内外新闻媒介经常报道的飞机等离子隐身技术。

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除此之外,等离子体在航空方面还有着更多用途。据公开资料披露,吴云教授主要从事航空发动机的等离子应用研究,其取得的研究成果大幅提升了我军战机的作战性能。战斗机在高空发射导弹后常常会吸入武器排出的废气,在高空执行空战任务时经常会做出侧飞、俯冲、大迎角爬升等高难度机动动作,这些都可能会导致军用飞机燃烧室出现高空熄火,发动机停止工作等现象。

我方战斗机丧失动力就意味着丧失战机,甚至有可能被敌机击落。因此,出现高空熄火后,如何快速实现再次点火,恢复航空发动机动力,对于我方战斗机来说极为重要。然而目前的发动机再次点火装置远远不能满足作战需要。

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当飞机高度超过1万米,飞行速度超过1.5倍音速后,飞机发动机已很难重新点火启动,必须降低高度或速度才能重新点火,而且低空低速时也难以启动,空中起动包线远远小于飞行包线。目前世界各国军队已大量使用高空无人机,其巡航高度可达距离地面18~20公里,若发动机在此高度熄火,必须降低无人机的飞行高度到8千到1万米重新点火,这就丧失了无人机的高空优势,使其被敌人利用这个机会将无人机击落,极大地危及飞行安全。

吴云教授在高空极端条件燃烧室等离子体燃油裂解与点火机理做了深入研究,在该校科研人员的共同努力下,研制出了多种等离子射流点火器,显著拓宽了点火边界,缩短点火延迟时间,多数情况下飞机无需降低飞行高度就可重新点火,大幅提高了飞机作战效能。

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据公开资料报道,现役战机目前只有俄罗斯的苏35应用了这一技术。更令人振奋的是,我国研发的等离子射流点火器除可应用在航空发动机上,还可用于更高速度的亚燃冲压发动机、超燃冲压发动机、涡轮冲压组合发动机上,即使飞行器速度超过3-5倍音速,也能保证有效点火,为高超飞行器的进一步发展起到重要作用。

我国高原山地众多,气候条件恶劣,飞行器在上空飞行时经常会出现机身、机翼、螺旋桨结冰现象,稍有不慎就会造成重大损失。传统的加热除冰装置,热利用率低,响应慢,功耗大。对于紧急结冰状况,如果处理不及时,各区域之间连成一个冰壳,会导致整个除冰系统失效,严重影响飞机的飞行安全。

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吴云教授与该校科研人员研制出了一种网状等离子体“热刀”装置,其响应快,加热效率高,可用于处理飞机各种紧急防除冰场合,提高飞机在严寒条件下及恶劣飞行环境中的安全性能。

飞翼飞行器具有良好的增升、减阻、减重和减小雷达散射面积等优势。但是由于飞翼飞机取消了平尾和垂尾,没有常规布局的升降舵、方向舵等操纵舵面,对飞机的操纵性和安全性带来极大挑战。大幅增加了操纵难度。这也是仅有美国研制成功大型有人飞翼轰炸机的原因之一。而等离子体激励主动流动控制技术的发展为其提供了一种创新性的解决思路。

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等离子体激励器响应迅速、频带宽、结构简单,在飞行器的性能改善及主动控制等方面具有广阔的应用前景。据国外有关专家分析推测,美国空军的B-2大型有人飞翼轰炸机就应用了等离子体激励器主动流动控制技术,并兼有等离子体隐身功能。

吴云教授与该校科研人员的共同努力下,研制出了一种用于飞翼布局的等离子体气动激励的新概念主动流动控制技术,解决了飞翼布局纵向和横向的控制力矩先天性不足的难题,并具有响应迅速、频带宽、结构简单等优点,其在分离流和旋涡控制方面具有广泛的应用前景。该项技术的成功突破使我国成为世界上第二个在飞翼布局上应用等离子体技术的国家。

责任编辑:傅鑫 CM033、郗延祚
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