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俄罗斯科学家:激光将为“高超音速”出大力
俄罗斯科学家:激光将为“高超音速”出大力


     俄罗斯中央航空发电机研究所技术学博士斯塔里克通过实验证实,激光激活氧分子方法的运用可大大降低发动机燃烧室的长度,该方法有望在高超音速飞行器的研制中发挥作用。

  高超音速飞行器是指飞行速度超过音速5-19倍之间的飞行器,即飞行速度在每小时7200千米到24000千米之间。为了达到这样的速度,就要求发动机有一个规模很大的燃烧室,其长度要达几十米甚至上百米。因为,在高超音速条件下,空气以与飞行器一样的速度从外界注入燃烧室,并几乎以同样的速度向外喷射,燃烧室内的燃料混合物来不及燃烧就飞走了。长的燃烧室能够延缓这一过程。但实际设计中,飞行器发动机的燃烧室不可能达到这样的长度。斯塔里克则独辟蹊径,首次提出了采用激光在燃烧室直接激活氧分子、降低燃烧温度这一解决方法。

  斯塔里克认为,不间断地输入燃烧室的激光波可引起氧分子震动,使得燃料的燃烧速度加快。最终,燃料的爆燃大大降低了燃烧的延续性,从而缩短了燃烧室的长度。

  斯塔里克在实验中证实了自己的理论计算。实验使用的是燃烧性能很低的甲烷和波长为762纳米的Nb:YAG固体激光。实验发现,在激光作用下甲烷在300-600摄氏度的温度下就发生了爆燃,而正常情况下,甲烷要在1000摄氏度才能发生燃烧。

  斯塔里克认为,上述实验过程涉及化学、物理和工艺学等多学科领域,燃料发生反应的本质是少量被激活的分子大大改变了燃料的可燃性。许多科学家对这一科研结果表现出极大兴趣,有人建议向燃烧室直接注入冷甲烷,再用激光激活氧分子,由此大大减少能量的消耗;火箭专家则建议在多级火箭中采用该方法作为助燃技术。