编者按//

“轰——”伴随着一阵轰鸣声,发动机喷射出一段火焰。这一场景正是近日入驻西红门鸿坤·智谷的企业清航空天(北京)科技有限公司(以下简称“清航空天”)实验室中的一幕。

作为自主研发设计新概念发动机的科技企业,清航空天将在这里开启高质量发展之路,同时西红门鸿坤·智谷也将见证清航空天创造航空宇航推进领域一个又一个“奇迹”。

认准方向 深耕下一代航空发动机

航空工业素有“工业之花”的美誉,而航空发动机作为航空工业“皇冠上的明珠”,则是如同心脏一般存在。

经过百余年发展,航空发动机已经应用于不同场景的军用及商用领域。目前,全球市场上传统的航空发动机以涡轮喷气、冲压、活塞等多种类型发动机为主。但伴随技术向前发展,有关航空发动机的技术研发正在迈入新的阶段。

“一直以来我们专注做航空动力系统,希望能和美国、俄罗斯等国外领先的研发型企业同台竞技。当下许多发达国家都已布局发展第六、七代发动机,而在这其中,自增压发动机作为世界上前沿发动机最重要的研发领域之一,其结构紧凑、热力学循环效率高、推重比大、燃油经济性好等特点,决定了其将会是新一代发动机核心技术的重要部分。”公司总经理助理何伟介绍道。

成立于2019年的清航空天,是清华大学航天航空学院的科研成果转化企业,主要深耕航空宇航推进领域。当下,我国在高超声速动力系统发展上,仍远远落后于西方发达国家。如果遵循西方划分的活塞——涡喷/涡扇——变循环发动机发展路径,较长时间内则难以打破西方国家对我国发动机领域的技术垄断。因此,清航空天公司选择换道超车,采用自增压这一新型燃烧技术,实现我国高超声速飞行动力系统的换道超车。

更进一步地,面向未来空天融合飞行器提出的“宽速域、低成本、高效能、一体化”的发展要求,清航空天公司将提供基于自增压技术的新型推进系统解决方案,打破现有涡轮发动机+冲压发动机解决方案中存在的“推力陷阱”。

长远来看,自增压燃烧作为一种基础燃烧组织方式,可用于替换现有所有航空发动机的燃烧室组件,包括冲压、火箭及涡轮发动机,市场前景空前广阔。“依托团队近10年来在增压发动机领域的研究累积,我们有信心能够在这条技术革新的道路上发挥重要的作用。”何伟如是说。

当前,清航空天正在研发的自增压冲压发动机,旨在使用自增压技术提升传统冲压发动机的推进性能,有效降低飞行所需燃料。“一旦这款产品研发定型,清航空天将成为中小型航发行业内最有竞争力的企业之一,甚至可以引领行业的技术发展路径。”说到这里,何伟满怀期待。

自增压技术应用于火箭发动机,从而实现低成本及重复使用,不仅能量转换效率高,且由于燃烧室构型更小,同等推力量级能有效提高载荷质量。该类型发动机可以应用于小型探空火箭、姿轨控发动机、高速飞行平台、可重复火箭等方面。何伟说道:“目前我们已经与相关院所合作开展研究,项目今年已经启动,明年就会有初步的产品问世。”

抢占先机 占领别人未开辟的市场

航空发动机是航空事业发展的重要推动力。当前,我国除了在大型航空发动机领域落后欧美发达国家之外,在微小型涡轮发动机方面同样受制于人。此前,我国使用的无人飞行平台动力微小型涡喷发动机都是从捷克、德国等国外厂商进行采购,而以美国为首的技术制裁使得我国相关总体厂商一度陷入停滞状态。

针对这种情况,国产自主替代成为唯一的选择,这反而为国内的小型发动机厂商提供了一个绝佳的发展机遇。而自主研发微小型航空发动机并开展商业化应用,既能为自增压燃烧技术在发动机上的应用提供良好载体,又能锻炼工程队伍,提供正向现金流,从而做到双向促进,而这正是清航空天选择的发展路径。

据了解,清航空天公司具备优越的自主研发团队。“团队首席科学家王兵教授是清华大学航院副院长,团队核心人员由清华大学航院喷雾燃烧与推进实验室成员和全国其他重点高校的硕博士组成。”何伟介绍,团队一直与日本、俄罗斯、波兰等国家发动机及燃烧领域的顶级专家常年保持着合作关系,同时核心技术骨干囊括了国内主要的发动机院所,为企业的技术优势奠定了坚定基础。

有了人才、技术、资源等多方优势加持,清航空天公司在发展的2年时间内已经推动多款微小型涡喷发动机的定型量产,主要市场为靶机靶弹、战术导弹、无人机、通航直升机等。

“现在,我们要实现国产替代,让产品拥有高可靠性,高精密性。”何伟说道:“在目前的国内市场,我们也面临多家竞争对手。对此,我们采取灵活的研发策略,针对其他厂商尚未发力的推力量级的涡喷发动机开展研制工作,在微型发动机领域争取占领新山头,开辟新领地。”

据了解,目前已经有数家无人机及靶机靶弹厂商明确向该企业提出采购意向,今年下半年将进行飞发联调以及飞行测试。这也意味着,今年清航空天将正式进入航空发动机的赛道。

自主研发 持续注入创新的动力

“模仿是从甜到苦,创造是从苦到甜。一直以来,我们都秉承着这样的精神持续创新,自主研发关键性技术。”何伟说。目前在新型推进动力技术方面,清航空天已取得 10 余项发明专利,包括微型涡喷发动机、微型涡轴发动机和新型自增压发动机等。

说到清航空天缘何将企业落地在西红门鸿坤·智谷,将注册地由海淀区清华科技园迁至大兴区,何伟说:“由于企业需要扩大产品线和实验室,我们通过前期考察,发现西红门鸿坤·智谷满足我们未来发展要求。我们非常看好这片园区,相信这里是科技发展的创新热土。”

西红门鸿坤·智谷园区总建筑面积27.9万平方米,是鸿坤产业集团前瞻城市发展格局,战略落子京南的产业园区。园区定位成为京南以新一代信息技术、生命健康和智能制造为核心的高端产业聚集区与活力创新区。

据了解,2020年12月,国家发改委正式批复支持设立“北京中日创新合作示范区”。依据目前规划,西红门鸿坤·智谷将作为北京中日国际合作产业园核心区重要的产业载体,承接中日产业聚集的发展使命。该园区将通过整合产业链上下游优质资源,为入园企业提供国际化、专业化、系统化的平台创新服务,践行国际一流的营商环境,护航中日两国企业在此生根发展。

这片创新的热土给清航空天的所有人注入了持续创新的动力,激励企业在航空航天领域不断攀登。谈及未来,何伟说:“我们希望能够成立航空宇航推进动力相关方向的国家重点实验室。最终实现‘三个一’:成为一家上市公司、培养一位院士、成立一个国家实验室。”

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