早在去年初，日本宇航研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）成功進行了高速渦輪發(fā)動機（S-發(fā)動機）在馬赫數(shù)4條件下的地面試驗。該發(fā)動機是一臺帶有預(yù)冷卻器的高速渦輪噴氣發(fā)動機小尺寸驗證機，目標(biāo)應(yīng)用對象是JAXA正在發(fā)展的一型100座級高超聲速客機，其巡航速度達馬赫數(shù)5，設(shè)想在東京與洛杉磯之間運營。本次試驗是JAXA預(yù)冷卻高速渦輪發(fā)動機研發(fā)計劃的一項測試內(nèi)容，試驗的成功表明日本高速渦輪發(fā)動機技術(shù)研究計劃進展順利。從長遠(yuǎn)來看，高速渦輪發(fā)動機技術(shù)將對未來軍、民用高超聲速運輸、偵察/打擊和天地往返飛行器的發(fā)展帶來深遠(yuǎn)影響，而預(yù)冷卻技術(shù)無疑是高速渦輪發(fā)動機研究的重要技術(shù)途徑。日本預(yù)冷卻高速渦輪發(fā)動機的發(fā)展值得我們關(guān)注。

　　項目背景和研發(fā)進展

　　高速渦輪發(fā)動機是指以渦輪發(fā)動機為基礎(chǔ)，采用先進技術(shù)手段將發(fā)動機使用包線擴展到馬赫數(shù)3～5。日本從20世紀(jì)80年代就開始高速渦輪發(fā)動機技術(shù)研究，并同時進行了兩種技術(shù)途徑的探索：一種是串聯(lián)式渦輪沖壓組合動力的變循環(huán)高速渦輪發(fā)動機方案，由于技術(shù)難度太大，2003年日本放棄了該方案；另一種是采用預(yù)冷卻技術(shù)的高速渦輪噴氣發(fā)動機方案。

　　日本預(yù)冷卻方案通過“吸氣式渦輪沖壓膨脹循環(huán)發(fā)動機”（ATREX）項目開展研究。該項目于1986年啟動，發(fā)動機設(shè)計工作包線是馬赫數(shù)0～6，高度0～35千米。1996年制造出了ATREX-500驗證機，開展了海平面靜態(tài)點火試驗和部件試驗。2004年，JAXA在前期研究基礎(chǔ)上，梳理出了預(yù)冷卻高速渦輪發(fā)動機發(fā)展路線圖，將后續(xù)研究工作的重點轉(zhuǎn)為開展S-發(fā)動機的飛行試驗驗證。該路線圖設(shè)定的主要發(fā)展里程碑如表1所示。

　　從路線圖看，JAXA今后的工作重點是評估和驗證S-發(fā)動機在馬赫數(shù)5飛行條件下的性能，之后逐步開展飛行試驗。用于試驗的“高超聲速技術(shù)試驗飛行器”（HYTEX）正在研制中，將通過固體火箭推進器加速到馬赫數(shù)5，以提供S-發(fā)動機的試驗驗證環(huán)境。飛行試驗將主要驗證S-發(fā)動機的部件性能，包括高馬赫數(shù)飛行時高溫條件下的預(yù)冷卻器、低壓條件下的核心機和苛刻條件下的燃料供給系統(tǒng)等性能碑。在飛行試驗中，將采用安全介質(zhì)（如液氦、液氮或其它安全介質(zhì)）取代液氫作為冷卻劑，使S-發(fā)動機更適合工程應(yīng)用。