“五一”期间,正规媒体公布了东风-100(之前被称为长剑-100)超音速巡航导弹训练的画面,9辆东风-100发射车同时竖起,还展示该弹是通过整体吊装方式,补充弹药。这也是这款王牌远程打击装备为数不多的高调亮相!

根据公开资料该弹使用的是冲压发动机,3到4马赫的巡航速度,射程3000到4000公里,完全可以压制第二岛链上的重要目标;

该弹是在2019年阅兵式上正式公布,后来网络也出现了相关发射图片,结构上显示非常特殊,为了实现“三千到四千公里射程和四马赫高速巡航”,采用了三级串联动力架构;

这也是它和鹰击-12、鹰击-19这类冲压导弹最大的区别。我们常见的鹰击-12反舰导弹,采用的是“单级火箭助推+冲压发动机”两级结构,依靠尾部助推火箭完成初始加速,助推器脱落之后直接启动冲压发动机工作,整体结构简单,加速节奏快,非常适合在中近程高速反舰作战中使用。

但东风-100为了实现超远射程、高空近一个小时的时间巡航的需求,采用了复杂的三级动力设计,第一级是基础固体火箭助推器,负责导弹垂直起飞、初始爬升,快速让弹体脱离发射阵地,完成初始速度提升,这一级工作时间很短,完成起步加速后就会快速脱落,减轻弹体负荷。

紧接着第二级四台捆绑式固体火箭发动机接力工作,继续为导弹持续加速,推着弹体快速爬升抵达二十公里以上的高空巡航空域,把飞行速度精准推至冲压发动机的点火工作区间,解决了冲压发动机无法低速启动的问题,最后第三级就是整枚导弹的核心——亚燃冲压巡航发动机,用于高空高速巡航飞行,

冲压发动机是航空动力里最极简动力构型,原理直白来说就是一根直通式金属管道,前端负责进气、中段燃烧室完成燃油掺混燃烧、后端尾喷管高速喷气,没有涡轮、压气机等旋转部件,零件极少、故障率低。

而东风-100之所以敢采用这套极简的冲压动力,就在于它独特的高空巡航弹道,它的巡航高度稳定保持在二十公里以上的临近空间下层,这个空域空气稀薄、飞行阻力极小,敌方常规防空系统射高够不着、拦截弹难以有效锁定跟踪,同时稀薄空气环境下导弹不需要持续大推力加速,只需要很小的稳定推力就能维持三到四马赫的高速匀速巡航,发动机推力小,耗油也少,这也是它能做到高速、大航程的原因。

这里我们重点对比不同类型的冲压导弹的设计取舍。鹰击-12这类战术级冲压反舰导弹,主要是低空突防、末端大过载机动、突发加速突防,飞行过程中气流环境复杂、阻力波动大、机动负荷高,全程需要持续大推力输出,所以它的冲压发动机必须强化推力性能,牺牲了一部分续航能力。

而东风-100作为战略级远程冲压巡航导弹,走的是高空高速省油巡航不需要全程极限机动,依靠高空高速优势规避拦截,冲压发动机不需要频繁调整推力、应对复杂气流,工作状态极其稳定,燃烧效率高,所以就出现了完全不同的独特结构;

当然现在又有更新的东风1000导弹出现,估计应该也是从东风100上升级而来,航速和射程会更远,性能更加先进;

虽然有某某型号的弹道导弹也能达到这个射程,但从美以伊的导弹大战中,增加一种打击模式,让突防更加保险;而且东风100的优势价格比全固体弹道导弹便宜,可以批量发射;

作者建议东风-100可以和“中达79“结合一下,能起到战略级武器的效果;

而对于冲压发动机不能低速自启动问题,现在也出现了一种对转式冲压发动机

注意这个并不是涡喷和冲压的组合式发动机,没有复杂涡轮结构,只保留两组可以反向旋转的叶轮,简单来说就是前后两组叶片朝着相反方向转动,依靠这种独特的转动结构,让一台发动机同时拥有低速涡轮动力和高速冲压动力的能力,全程不需要切换零部件、不需要切换动力通道,理论上能实现从静止起飞到6马赫超高声速的全程稳定工作。

在飞机起飞、低空慢速飞行以及3马赫以内的中低速飞行阶段,空气流动速度慢,无法靠高速气流增压,此时两组反向转动的叶片就会高速运转,像强力鼓风机一样主动吸入并压缩空气,压缩后的空气和燃油混合燃烧,产生的高温燃气推动发动机持续工作,向后喷出气流产生推力,可以自主起飞。

当飞机速度不断加快,进入3马赫以上的高速飞行状态后,迎面吹来的高速气流会自带巨大压力,依靠高速气流压缩,就可以满足发动机的工作需求,此时发动机就会自动切换工作状态,无需人工和机械干预,原本负责压缩空气的双叶轮会自动降低转速、减小负荷,不再承担主要的压缩工作。

当飞行器加速到5马赫以上的超高声速状态时,对转冲压发动机会自动调整工作模式,高速气流无需减速,直接在超声速状态下完成燃烧做功。这一过程中,发动机内部两组反向旋转的叶轮并不会闲置,而是持续发挥稳流作用,有效规整内部气流,杜绝发动机喘振、熄火、动力抖动不稳等各类故障。

除此之外,双叶轮对转设计还有一个优势,两组叶片反向旋转产生的作用力可以相互抵消,彻底消除了传统发动机运转时产生的旋转惯性

这款发动机最大的结构创新,就是完全取消了传统发动机必不可少的固定静子叶片,整机的气流压缩、气流整流工作,全部依靠两组反向对转的叶轮独立完成。

但没有了静子叶片的缓冲和规整作用,发动机内部很容易出现气流紊乱、流动紊乱等问题。这对叶片的设计,材料,加工,控制提出非常高的要求目前行业内没有成熟的技术经验可以参考,只能不断试验摸索,耗费大量的研发成本和时间成本,研发难度很大。

在工作控制层面,它的技术难度也比传统发动机更大。对转冲压发动机依靠单一结构,就能平滑完成机械增压、亚燃冲压、超燃冲压三种工作模式的渐变过渡,全程没有任何机械切换结构。

工作过程中,转子需要从最初负责压缩空气的核心部件,慢慢切换为辅助稳流的被动部件,这个动态转换过程中,如果转子转速、燃油喷射量、进气激波状态只要出现一点点匹配不到位,就会直接引发发动机喘振、熄火、推力断档位等问题;

而且发动机要在低速高速段连续工作,那么工作温差、热负荷差距极大,不同速度、高度下的散热需求完全不同,很容易出现局部温度过高、叶片和机匣烧蚀的情况,热防护和散热调控也不是太好弄。

也就是说对转冲压发动机用一套极简结构,干了所有速度段工作,把所有技术难点集中在气动设计、智能控制、结构寿命、高温热防护四大块,作者觉得暂时就不要弄超燃了,只要能在亚然状态下使用就非常不错,工程应用也能够提前很多;

实际上这些也出现了多种新概念的高超发动机,但也都是在理论探索阶段,很多性能优势也是媒体做了扩大宣传,大家也有主要识别;

记得30多年前多个国家都在开始搞这种远程冲压式高空巡航导弹,但到了现在也只有东大一家在装备,也说明这种导弹看着简单,但真是要做出来批量装备也是一件非常不容易的事情!如果未来亚燃双转子冲压发动机能够成熟,那么DF100结构就能简化很多,更加容易制造,战场上能够打出“箭如雨下”的效果,没有什么解决不了的问题!

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