中國首個(gè)航空等離子體動(dòng)力學(xué)國家級實(shí)驗(yàn)室成立
5月12日,中國首個(gè)航空等離子體動(dòng)力學(xué)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在空軍工程大學(xué)成立。對于大多數(shù)人來說,等離子體這種宏觀的中性電離氣體距離他們的生活實(shí)在是太遙遠(yuǎn)了。即使是熱愛軍事的網(wǎng)友,很多對這方面也僅僅是表面的了解。等離子體與軍用航空的關(guān)系,流傳最廣泛的就是所謂的“俄羅斯戰(zhàn)機(jī)使用等離子體隱身”這個(gè)說法了。
說到“等離子體隱身”,就要提到人類的載人航天。在一次次飛船、航天飛機(jī)返回地球的過程中,由于他們和大氣層的劇烈摩擦,飛船表面產(chǎn)生了等離子層,形成了電磁屏蔽。很多中國人都會(huì)記得幾次神舟飛船返回地球的時(shí)候都會(huì)有一段時(shí)間和地面暫時(shí)中斷聯(lián)系,就是這種現(xiàn)象的反映。當(dāng)然,這種現(xiàn)象早就受到了軍事技術(shù)人員的注意,就是有可能通過這種等離子體的電磁屏蔽來實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)飛機(jī)的主動(dòng)隱身。然而設(shè)想并不等于工程實(shí)踐,實(shí)際上通過等離子體來實(shí)現(xiàn)隱身從工程角度來講很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橄雽?shí)現(xiàn)覆蓋幾十米長作戰(zhàn)飛機(jī)的等離子層,要么會(huì)犧牲飛機(jī)的氣動(dòng)外形,要么會(huì)對飛機(jī)的電源和燃料提出了很難實(shí)現(xiàn)的要求。
現(xiàn)在對等離子體的研究,基本上已經(jīng)可以確定。那種大氣摩擦產(chǎn)生的熱等離子,是不可能應(yīng)用于飛機(jī)隱身的。即使在俄羅斯,現(xiàn)在也沒有沒有確鑿的證據(jù)來證明有實(shí)用的等離子體飛機(jī)隱身技術(shù)。唯一在技術(shù)界流傳廣泛的,就是有傳聞美國在B-2轟炸機(jī)上使用了一些由穩(wěn)態(tài)電源或者微波產(chǎn)生的冷等離子體來實(shí)現(xiàn)隱身。這種傳聞,和美國公開B-2采用飛翼和涂料來實(shí)現(xiàn)隱身的說法差異很大。由于B-2轟炸機(jī)涉及到美軍的核心機(jī)密,等離子體隱身的說法只能是個(gè)疑問。
除了等離子體隱身,那么等離子體和軍用航空的契合點(diǎn)又在哪里呢?
我們不妨再看看原來的那條新聞。不難發(fā)現(xiàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的全稱是“航空等離子體動(dòng)力學(xué)國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,里面有動(dòng)力學(xué)這個(gè)關(guān)鍵詞。而新聞中還提到:“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的成立,是推進(jìn)我國在航空動(dòng)力發(fā)展領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)理論和技術(shù)創(chuàng)新的重要舉措,并為解決制約航空裝備發(fā)展和空軍戰(zhàn)斗力生成的瓶頸問題提供了重要的研究平臺(tái)……”答案已經(jīng)很明顯了,等離子體研究與“航空動(dòng)力”這制約中國航空裝備發(fā)展和空軍戰(zhàn)斗力生成的瓶頸問題有著直接的關(guān)系。
一些公開的資料表明,等離子體在航空動(dòng)力上,可以有效地提高燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率,極大改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)增壓比升高后的工作穩(wěn)定性,從而實(shí)現(xiàn)推重比10甚至更高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn);而在飛機(jī)氣動(dòng)力上,等離子體可以減少飛機(jī)阻力,增加升力,提高戰(zhàn)機(jī)的失速攻角和機(jī)動(dòng)性。
例如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上,風(fēng)扇、壓氣機(jī)是航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件。提高航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比,只能增加壓氣機(jī)的增壓比,而隨之帶來的問題就是壓氣機(jī)出口面積急劇縮小、效率嚴(yán)重降低。而通過在壓氣機(jī)的特定位置上布置等離子體激勵(lì)裝置,則會(huì)有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣體的流動(dòng)效果。
毫無疑問,等離子體動(dòng)力學(xué)的研究在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)非常超前的領(lǐng)域。以至于在公開的資料中,只知道等離子體對空氣的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生作用,但是其作用的機(jī)理卻不清楚。那么國外的一些先進(jìn)航空動(dòng)力,例如F-119、F-135發(fā)動(dòng)機(jī),是否使用了等離子體技術(shù),也是一個(gè)謎。不過這次我國成立等離子體國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,顯示我國在航空動(dòng)力、飛行器氣動(dòng)力研究方面,已經(jīng)進(jìn)入了最前沿領(lǐng)域。隨著我國在等離子體動(dòng)力學(xué)研究上的不斷深入,中國在研制推重比10以上的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)積淀,將更為深厚,從而為先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)、空天飛行器、大型軍用運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。