文/海豚
2025年新年刚刚来临,中国科研领域又传来了一个好消息。
日前,中国航天科技集团宣布,航天六院北京11所研发的氢氧旋转爆震火箭发动机完成了长时热试验,这次试验突破了氢氧旋转爆震燃烧室的热防护技术,验证了这款发动机的工作可靠性。
(中国爆震发动机热试验)
这次试验成功对中国航天的重要性非同一般,这意味着我国在爆震发动机领域跻身世界领先行列,堪称是颠覆性突破。那么什么是爆震发动机,这种发动机又有什么优势呢?所谓的爆震发动机就是指利用“爆震燃烧”过程来推进的发动机。从字面理解,“爆震燃烧”的关键是“爆”,本质上是物质的压力突然提升并释放的过程,爆震发动机就利用了这个原理。爆震燃烧过程中,燃烧速度和反应物的转换速度非常高,和传统发动机相比可以提供更高的热循环效率,由此提供更多动力。
目前爆震燃烧发动机有脉冲爆震发动机(PDE)、旋转爆震发动机(RDE)以及斜爆震发动机(ODE),后者即使在实验室理想状态下也无法保持稳定运行,已被主流学术界抛弃,脉冲爆震发动机和旋转爆震发动机则是目前世界主流的研发方向。
(美国爆震发动机测试)
以脉冲爆震发动机为例,美国投入了大量的精力研发这种技术,脉冲爆震发动机利用在传统航空发动机内外涵道之间,加入爆震管来达成爆震效果,提升发动机推力。我国的西北工业大学早在2002年就完成了两相脉冲爆震燃烧原理实验,并研发出地面演示样机,其他国家如美国、俄罗斯、日本也在进行类似研发,但都没有投入使用。
相比脉冲爆震发动机可以加装在涡扇发动机中使用,旋转爆震发动机则可谓是“另起炉灶”,发动机的热效率相比脉冲爆震发动机更高。
(1000N连续爆震发动机)
不过旋转爆震发动机的设计要更加复杂,燃料通过环形腔室进入旋转爆震发动机的主燃烧室,而主燃烧室则通过旋转,让可燃混合气体、高温高压燃气沿着燃烧室高速旋转形成爆震波,最终通过同轴环形腔后的喷管喷出,产生巨大的推力,一次起爆就可以连续燃烧,这种特性更加稳定。而火箭发动机的推进剂和助燃剂都由内部提供,可以精准控制,从而可以形成连续精准的旋转爆震,因此世界各国早已率先研发这类火箭发动机了。
(虚线式轨迹云视频截图)
航空发动机也可以使用旋转爆震技术,来打造冲压连续旋转爆震发动机,但旋转爆震发动机想要提升性能,需要提升发动机进气的速度,只有气体高速进入燃烧室,才能形成高压可燃油气混合体,有效提升旋转爆震的效率。而就在日前,国内拍摄的视频显示一架神秘飞行器喷射出“虚线式”的轨迹云,很可能正是爆震发动机测试时形成的。
(中国六代机有太多可能性)
从理论上看,脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机和传统涡扇发动机都有可能形成这类轨迹云,因此无法从直接尾迹上直接判断这是爆震发动机在测试,但毫无疑问,爆震发动机将搭配未来新一代的飞行平台,甚至不会是刚亮相的六代机,更有可能是为七代机量身定制,这种发动机可以为未来战机提供断层式的性能提升,真正做到“独步全球”的领先。