「暗星號」有譜?高超音速飛機引擎進入測試階段

《捍衛戰士2》上映後,洛馬公司在社羣媒體上介紹暗星號的可能性。(圖/洛克希德馬丁)

電影《捍衛戰士:獨行俠》(Top Gun: Maverick)開始出現的「暗星號」實驗機(DarkStar)可以達到10馬赫,這個情節可能即將成真,美國空軍正在委託英國反應引擎公司(Reaction Engines Ltd),展開一項關於高超音速引擎的測試工作,要是關鍵系統通過測試,飛機的極速確實可以達到4馬赫以上。

新阿特拉斯(News Altas)報導,這項測試工作是美國國防部、美國空軍研究實驗室與英國反應引擎公司聯合進行,屬於美國軍方「技術準備層級」(Technology Readiness Leve,TRL),也就是實驗並確認新技術的可行性。

反應引擎公司的預冷器,密密麻麻的細管子就是冷凝裝置。(圖/reactionengines)

飛機與火箭在噴射的原理相似,差別在於火箭自帶氧化劑,也就不需要進氣,因此只要外殼足夠耐高溫,可以輕易的飛到高超音速,大氣層內載人飛行器的速度紀錄,是由北美公司的X-15實驗機在1967年創下的,締造出6.8馬赫的超高速,比著名的SR-71「黑鳥」戰略高速偵察機還要快上兩倍。

英國反應引擎公司的軍刀引擎,中間藍色小箭頭就是被預冷器所冷卻的氣流。(圖/reactionengines)

但X-15不是真正定義的飛機,因爲它使用的是火箭引擎,其技術與構造都相對簡單。相比之下,需要進氣的渦輪扇引擎要飛到極高速就很困難,主要的技術瓶頸在高速度會帶來超高溫,會將渦輪扇引擎的風扇給軟化。

英國反應引擎公司提出新的設想,該公司所開發的「軍刀引擎」(SABRE,原稱:「協同吸氣式火箭引擎」Synergetic Air Breathing Rocket Engine),是一種噴氣/火箭混合動力引擎,在大氣層裡可在4馬赫以上,進入太空後,火箭可以加速至25 馬赫。

能夠達到如此性能,是該公司提出了一種超級預先冷卻器,先前提到高速行導致的空氣摩擦會造成高溫(溫度將超過 1000度) ,那麼只要先將氣流冷卻,應該就能解決問題了。反應引擎公司設計的預冷器可將上千度的氣流,冷卻到 -150度。

它的冷凝器有者成千上萬的細小冷凝管,冷卻劑在高壓下在其中流通以帶走熱量。雖然原理簡單,但是必須做到零泄漏才行。該公司表示,這部分的技術難度已經克服。

反應引擎公司在2019年測試了在5馬赫環境下的高溫高流速,冷凝器已證實可以安全工作,未來幾星期會再進行更嚴苛的測試,提高氣流的流量,以證實在更高的速度也能運作。