谈谈航空发动机的发展方向（续上期）

方鹏羽

冲压喷气发动机是高空、高速飞行的一种极有利的发动机，特别是当飞行速度M(飞行速度/音速)超过3.5时，它的优越性就更为显著。

冲压喷气发动机，由于它不需要压气机和涡轮，因此，它的比重就比其他类型的发动机轻得多，且它的迎风面积小，外部阻力低。这样，就势必获得较高的效率。

毫无疑问，这种发动机将成为高速飞机和导弹的动力装置。

冲压喷气发动机看起来似乎很简单(不需要压气机和涡轮)，但它的设计和试验却是十分困难的。

在设计中，先要用理论方法进行性能计算，并要求设计点和非设计点的性能，大致能与使用特性间的性能相吻合。特别是进气道的设计更为困难，它必须满足：压力恢复系数高、阻力低、各种迎角下气流的偏斜度小、很大的速度变化范围内其性能能与燃烧室保持较好的配合、全部使用条件范围内能稳定工作等等的要求。这就给设计师们带来了一系列新颖而复杂但又必须考虑解决的问题。

此外，冲压喷气发动机是用于高空高速的。因此，它的试验应尽量保证在与飞行状态相近似的条件下进行。要做到这一点，就需要建造庞大的试验台和超音速风洞。其次，为了能使气流的温度符合于某一特定飞行速度下的空气温度，还必须对超音速气流进行预热。

因为，只有对其真实情况的试验，才能获得有利于改进设计的技术数据。否则，就不能充分发挥冲压喷气发动机的潜力。

可以相信：在党的正确领导和科学家们不断努力下，冲压喷气发动机定会得到更大的发展和更广泛地应用。

将来，装有冲压喷气发动机的旅客机，只要一小时多的时间，就能将旅客从北京载到莫斯科。

有人估计在不久的将来，所有货物的运输和旅客交通都可能在空中进行。这样，势必要增大运输机的吨位和长距离客机的速度。如何满足这种要求呢？依靠目前所用燃料的化学能来作为推进动力装置是不行的。这是因为：化学燃料的热值不高，因而产生的推力受到限制。并且燃料的消耗率相当大，致使飞行时间不能过长；飞行的距离也就不可能很远。目前飞机的航程大约在6000－12000公里的范围内，且在同一重量下，速度愈大则航程就愈短。

更令人焦虑的是：化学燃料的储藏量极为有限，不久就要耗尽。因此，提出利用原子能作为飞行器的动力，那就很自然的了。

但是，要想把原子能运用到航空事业中去，还需要解决一联串的技术问题。

大家都知道：原子核分裂时，放射出大量的粒子流。这些粒子流以巨大的速度，撞击着反应堆的墙壁，使其动能逐渐消失而变成了热能。它可以把反应堆烧到数干度。

正因为这样，就需要用能耐极高温度的材料来制造反应堆。但到目前为止，还没有能很好的解决能够承受如此高温的材料。其次，创造小尺寸的轻型的高温反应堆和探寻控制反应堆的可靠方法，也都是很困难的。

利用原子核分裂所放出的巨热，来使某种液体或空气加热，可以获得大量的高温气体。如果让这些气体从喷嘴里喷出去。那么，就可以产生像现代喷气飞机那样的反作用推力，从而使飞行器快速前进。

图3冲压喷气发动机简图

原子能发动机，就是按照这个原理来设计的，它是由一个反应堆与一个或几个普通发动机联合组成。发动机可能是液体火箭式，也可能是涡轮螺旋桨式、涡轮喷气式或冲压喷气式。

原子液体火箭发动机是使一种液体(如液态氢)加热，利用它所产生的气体作为动力。

原子涡轮螺旋桨发动机的工作介质也是液体(如水)。水吸收了反应堆所放出的热量，变成了高热蒸汽，借以推动涡轮。涡轮不仅带动压气机工作，而且还带动螺旋桨，使其产生推力。在这以后，蒸汽便流入冷凝器进行冷却。冷却了的蒸汽，再由泵把它压入反应堆。水就是这样沿着连接反应堆和冷凝器之间的闭合回路不断地循环着。

原子涡轮喷气发动机是最有可能实现的一种，它可以分为两类：一种是开口循环反应堆(见图4)。它是直接由外来的通过压气机的空气冷却，流过反应堆的空气被加热到高温，并以巨大的速度从喷嘴喷出，借以产生反作用推力。

图4涡轮式开口循环原子能发动机示意图

这种循环的辐射很强，所以增加了遮护困难。

另外一种是闭口循环反应堆(见图5)，这里有用很多小截面积的管子组成的换热器，管子里环流着传热体(氦、重水或液态钠)，传热体通过了反应堆吸收了热量，把它带到换热器中，传给从换热器中通过的空气。

图5涡轮式闭口循环原子能发动机示意图

在换热器中加热的空气，放射性很少，并能同时加热大量空气，以增大推力和加快飞行速度。

上述两种循环的原子涡轮喷气发动机的装置，各有其优缺点。很显然，军用机或无人驾驶的火箭，采用重量较轻的开口循环较为适宜。如果是旅客机，当然采用放射性较少的闭口循环。

原子冲压喷气发动机是由外来空气通过进气道，依靠动压头来压缩的空气冷却反应堆，通过反应堆的高热气体，直接从喷嘴向后喷出，以产生巨大的反作用推力。

但是，这种发动机不能独立起动，必须安装帮助起飞的他种发动机。

航空原子动力装置的反应堆，最好是采用快速中子反应堆。因为它重量较轻，又不需要减速剂，也没有素的毒化作用。

但采用这种反应堆也还有一些缺点：必须用富铀(即含U235很高的铀)作为燃料；一般并用液体钠或钠钾合金作为传热剂。这两种传热剂通过反应堆，都产生丙种射线的辐射，增加了遮护的困难。有时为了使遮护重量减轻，可以采用两个换热器，这或许会更有利些。

用锂作传热剂，虽然它没有丙种射线的辐射，但它的传热系数很小，一般并不采用。

当然，如果原子能的核聚反应能够研究成功的话，毫无疑问，这种动力装置对于飞行器最为相宜。

装着原子发动机的原子飞机的制造，虽然还存在着很多问题，但在优越的社会主义制度和科学家们忘我的劳动以及不倦的努力下。不久的将来——明年或者后年，世界上第一批原子飞机就会从苏维埃的领土上起飞。

目前，苏联已经完成了原子飞机的试飞任务。这方面的科学成就，苏联也远远的超过了美国。

(续完)