德国政府签订合同携手航天初创公司Polaris开发Linear AeroSpike太空引擎

发布时间：2023-06-06 12:00:13 来源：cnBeta

(资料图片仅供参考)

航空航天初创公司Polaris Raumflugzeuge已被德国政府的Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr (BAAINBw)（联邦国防装备、信息技术和在役支持办公室）授予合同，开发和试飞一种革命性的Linear AeroSpike (LAS)发动机，用一个弯曲的空气墙状结构取代传统火箭喷管。

传统的火箭可以很容易地以其钟形喷嘴辨识，这些喷嘴加速了从燃烧室中射出的热气。这是一个非常成功的设计，一个世纪以来变化不大，但它仍然有很多需要改进的地方--特别是因为化学火箭的运行已经接近其理论极限。

作为一个替代方案，工程师们自1950年代以来一直在研究LAS，从旧的塞式喷嘴发动机发展而来，AeroSpike发动机的想法是，它沿用传统的火箭喇叭口喷嘴，但切掉它的一边。

传统钟形火箭喷嘴的工作原理是通过控制推进剂气体的膨胀来加速其速度。它是通过喇叭口的几何形状来实现，并为特定的环境空气压力设计。这就造成了一个问题，因为空气压力随着海拔高度的变化而变化，这意味着为海平面设计的火箭在上升过程中会失去效率。

这就是多级火箭的一个原因。在更高的高度，助推器需要一个不同的火箭发动机。即使它是用于升空的同一引擎，上面一级的引擎也需要一个不同的喇叭口配置来处理压力的差异。

AeroSpike的解决方案是，一侧具有与钟形喷嘴相同的横截面，而另一侧是开放的，顶部是燃烧室，当热气离开燃烧室时，AeroSpike只包裹一侧，而另一侧的空气压力则取代了缺少的钟形截面的位置。

如果配置得当，AeroSpike将在海平面上以最佳状态工作。随着它的上升和气压的下降，虚拟的钟形喷管会膨胀，以时刻保持发动机的效率。这使工程师们有机会建造一个与传统发动机一样高效的发动机，可以从地面到太空工作，而且更简单、更小、更轻。这意味着释放出更多的空间和重量，以获得更多的燃料和提升更大有效载荷的能力。这也意味着飞船具有更大的高度上限、范围和马赫以上的速度。

问题是，在理论上处理AeroSpike发动机是一回事，而在实践中建造一个是另一回事。最大的障碍是它们会产生巨大的热量，需要新的材料和冷却系统来应对，并需要3D打印技术来制造它们。

然而，这并没有阻止美国宇航局为其航天飞机的后继者X-33/VentureStar开发一个版本，并在SR-71黑鸟的背上测试一个冷流演示器。

根据新的合同，Polaris Raumflugzeuge的任务是开发和飞行一个LAS发动机，该发动机可被集成到一个按比例的示范航天飞机上，该飞机比该公司以前制造的三个飞行器更大更重。如果成功的话，这将标志着气钉发动机首次在飞行中被发射。

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