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航空等離子體動(dòng)力學(xué)
5月12日，中國首個(gè)航空等離子體動(dòng)力學(xué)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在空軍工程大學(xué)成立。對(duì)于大多數(shù)人來說，等離子體這種宏觀的中性電離氣體距離他們的生活實(shí)在是太遙遠(yuǎn)了。即使是熱愛軍事的網(wǎng)友，很多對(duì)這方面也僅僅是表面的了解。等離子體與軍用航空的關(guān)系，流傳最廣泛的就是所謂的“俄羅斯戰(zhàn)機(jī)使用等離子體隱身”這個(gè)說法了。
說到“等離子體隱身”，就要提到人類的載人航天。在一次次飛船、航天飛機(jī)返回地球的過程中，由于他們和大氣層的劇烈摩擦，飛船表面產(chǎn)生了等離子層，形成了電磁屏蔽。很多中國人都會(huì)記得幾次神舟飛船返回地球的時(shí)候都會(huì)有一段時(shí)間和地面暫時(shí)中斷聯(lián)系，就是這種現(xiàn)象的反映。當(dāng)然，這種現(xiàn)象早就受到了軍事技術(shù)人員的注意，就是有可能通過這種等離子體的電磁屏蔽來實(shí)現(xiàn)作戰(zhàn)飛機(jī)的主動(dòng)隱身。然而設(shè)想并不等于工程實(shí)踐，實(shí)際上通過等離子體來實(shí)現(xiàn)隱身從工程角度來講很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)橄雽?shí)現(xiàn)覆蓋幾十米長作戰(zhàn)飛機(jī)的等離子層，要么會(huì)犧牲飛機(jī)的氣動(dòng)外形，要么會(huì)對(duì)飛機(jī)的電源和燃料提出了很難實(shí)現(xiàn)的要求。
現(xiàn)在對(duì)等離子體的研究，基本上已經(jīng)可以確定。那種大氣摩擦產(chǎn)生的熱等離子，是不可能應(yīng)用于飛機(jī)隱身的。即使在俄羅斯，現(xiàn)在也沒有沒有確鑿的證據(jù)來證明有實(shí)用的等離子體飛機(jī)隱身技術(shù)。唯一在技術(shù)界流傳廣泛的，就是有傳聞美國在B-2轟炸機(jī)上使用了一些由穩(wěn)態(tài)電源或者微波產(chǎn)生的冷等離子體來實(shí)現(xiàn)隱身。這種傳聞，和美國公開B-2采用飛翼和涂料來實(shí)現(xiàn)隱身的說法差異很大。由于B-2轟炸機(jī)涉及到美軍的核心機(jī)密，等離子體隱身的說法只能是個(gè)疑問 。
除了等離子體隱身，那么等離子體和軍用航空的契合點(diǎn)又在哪里呢？
我們不妨再看看原來的那條新聞。不難發(fā)現(xiàn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的全稱是“航空等離子體動(dòng)力學(xué)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，里面有動(dòng)力學(xué)這個(gè)關(guān)鍵詞。而新聞中還提到：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的成立，是推進(jìn)我國在航空動(dòng)力發(fā)展領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)理論和技術(shù)創(chuàng)新的重要舉措，并為解決制約航空裝備發(fā)展和空軍戰(zhàn)斗力生成的瓶頸問題提供了重要的研究平臺(tái)……”答案已經(jīng)很明顯了，等離子體研究與“航空動(dòng)力”這制約中國航空裝備發(fā)展和空軍戰(zhàn)斗力生成的瓶頸問題有著直接的關(guān)系。
一些公
http://m.stanzs.com/news/558E4C44B4E5EFBA.html 開的資料表明，等離子體在航空動(dòng)力上，可以有效地提高燃燒穩(wěn)定性和燃燒效率，極大改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)增壓比升高后的工作穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)推重比10甚至更高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)；而在飛機(jī)氣動(dòng)力上，等離子體可以減少飛機(jī)阻力，增加升力，提高戰(zhàn)機(jī)的失速攻角和機(jī)動(dòng)性。例如在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，風(fēng)扇、壓氣機(jī)是航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件。提高航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，只能增加壓氣機(jī)的增壓比，而隨之帶來的問題就是壓氣機(jī)出口面積急劇縮小、效率嚴(yán)重降低。而通過在壓氣機(jī)的特定位置上布置等離子體激勵(lì)裝置，則會(huì)有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)氣體的流動(dòng)效果。
毫無疑問，等離子體動(dòng)力學(xué)的研究在全球范圍內(nèi)都是一個(gè)非常超前的領(lǐng)域。以至于在公開的資料中，只知道等離子體對(duì)空氣的流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生作用，但是其作用的機(jī)理卻不清楚。那么國外的一些先進(jìn)航空動(dòng)力，例如F-119、F-135發(fā)動(dòng)機(jī)，是否使用了等離子體技術(shù)，也是一個(gè)謎。不過這次我國成立等離子體國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，顯示我國在航空動(dòng)力、飛行器氣動(dòng)力研究方面，已經(jīng)進(jìn)入了最前沿領(lǐng)域。隨著我國在等離子體動(dòng)力學(xué)研究上的不斷深入，中國在研制推重比10以上的先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)積淀，將更為深厚，從而為先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)、空天飛行器、大型軍用運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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