香港《南華早報(bào)》的報(bào)道，中國(guó)科學(xué)家們研究出了一款飛行速度有望達(dá)到16馬赫的斜爆震航空發(fā)動(dòng)機(jī)，而且這款發(fā)動(dòng)機(jī)打破了世界難題，使用的還是標(biāo)準(zhǔn)的航空煤油。與傳統(tǒng)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，其燃燒速率快1000倍，燃燒室長(zhǎng)度縮短85%，且在6至16馬赫的速度區(qū)間內(nèi)均可穩(wěn)定運(yùn)行。

想象一下，一個(gè)能夠以每小時(shí)2萬公里速度飛行的飛行器，從上海出發(fā)，僅需半小時(shí)就能抵達(dá)洛杉磯。這樣的速度，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們目前對(duì)于飛行的想象。

斜爆震是什么

在自然界有兩種燃燒波： 一種是爆燃波，另一種是爆震波。爆燃波通常以相 對(duì)低的速度向未燃混合物傳播，對(duì)大多數(shù)碳?xì)淙剂吓c空氣的混合物的火焰?zhèn)鞑ニ俣燃s為每秒幾米 至十幾米。而爆震波產(chǎn)生于前導(dǎo)激波壓縮自點(diǎn)火，能夠以高超音速在可燃?xì)怏w中自持傳播，是一種高速、高效的燃燒形式，由于爆震波傳播速度極快，其后的燃燒過程可視為等容燃燒過程，這使它對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)有很大的吸引力。

而駐定斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)是指通過引入斜激波進(jìn)氣道或者中心錐體以形成斜爆震波并穩(wěn)定下來，這就是斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)（ODE）。

總結(jié)來說，斜爆震燃燒具有燃燒效率高、比沖高、總壓損失低和燃燒室結(jié)構(gòu)更短等優(yōu)點(diǎn),是未來空天飛行器動(dòng)力系統(tǒng)的理想燃燒模式。

斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)全球目前僅中國(guó)掌握

但是因?yàn)楸鸫嬖跊_擊力大，噪音較大等多重問題。 另外爆震發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程具有周期性，非穩(wěn)態(tài)性質(zhì)，不能采用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的常規(guī)分析方法，而斜爆震則又面臨著不能起爆的問題，這就需要非常先進(jìn)的風(fēng)洞才可以攻克這一系列的難題。這也是為什么美歐一直在爆震發(fā)動(dòng)機(jī)上止步不前的原因。

因?yàn)闆]有先進(jìn)的風(fēng)洞技術(shù)，歐美迄今為止，連斜爆震起爆機(jī)理都沒有搞明白，而穩(wěn)定的斜爆震波駐定和起爆是斜爆震應(yīng)用的核心技術(shù)，而飛行條件下馬赫數(shù)變化所導(dǎo)致的起爆結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，則對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)量產(chǎn)具有至關(guān)重要的意義。

早在2020年的時(shí)候，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)就通過JF12風(fēng)洞成功開展了馬赫數(shù)為9的、以氫氣為燃料的斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了氫氣與高速來流空氣在進(jìn)氣道內(nèi)的預(yù)混，避免了提前燃燒的發(fā)生，并在燃燒室內(nèi)實(shí)現(xiàn)了兩種駐定的爆震燃燒模態(tài)——強(qiáng)爆震燃燒模態(tài)和斜爆震燃燒模態(tài)，國(guó)際上首次通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了斜爆轟發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的可行性。

此次中國(guó)的斜爆震采用標(biāo)準(zhǔn)航空煤油，傳統(tǒng)的爆震發(fā)動(dòng)機(jī)多依賴液氫、甲烷等特殊燃料，這些燃料需要專門的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注設(shè)備。而標(biāo)準(zhǔn)航空煤油與現(xiàn)有航空燃料體系兼容，無需對(duì)地面或空中加油設(shè)施進(jìn)行大規(guī)模改造，可直接使用現(xiàn)有的燃料供應(yīng)系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了燃料系統(tǒng)的復(fù)雜性。

除此之外，液氫等傳統(tǒng)燃料生產(chǎn)成本高，價(jià)格昂貴，而標(biāo)準(zhǔn)航空煤油的成本相對(duì)較低。例如，液氫單價(jià)一般在人民幣 2.1 萬元到 3.5 萬元 / 噸，RP-3 航空煤油通常在 7000 到 9000 元 / 噸。采用標(biāo)準(zhǔn)航空煤油可大幅降低燃料采購(gòu)成本，對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)具有重要意義。

不過，航空煤油的爆震特性，如點(diǎn)火延遲、能量密度等比氫氣更難控制。成功使用標(biāo)準(zhǔn)航空煤油意味著在燃料混合、激波穩(wěn)定性和燃燒室設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破。

斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用在新一代的高超音速導(dǎo)彈，無人機(jī)甚至轟炸機(jī)具有超長(zhǎng)范圍和低運(yùn)營(yíng)成本，這必然是可以實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)斗格局的改變。除此之外，未來斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)也可以運(yùn)用在我們的第六代戰(zhàn)斗機(jī)上。

你想想，搭載斜爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的高超音速導(dǎo)彈，速度可達(dá) 16 馬赫，16馬赫（每秒5.5公里）的飛行速度，使洲際打擊時(shí)間縮短至傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈的1/4。從中國(guó)本土發(fā)射的導(dǎo)彈，15分鐘可覆蓋亞太全境，30分鐘抵達(dá)美國(guó)紐約，敵方預(yù)警時(shí)間僅剩20秒，現(xiàn)有攔截系統(tǒng)（如“薩德”“標(biāo)準(zhǔn)-3”）完全失效12。而且發(fā)動(dòng)機(jī)的紅外信號(hào)降低90%，美國(guó)SBIRS預(yù)警衛(wèi)星的探測(cè)窗口被壓縮至極限，進(jìn)一步削弱了防御方的反應(yīng)能力

中國(guó)為什么可以實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先

中國(guó)在90年代初就已經(jīng)開始在爆震發(fā)動(dòng)機(jī)上發(fā)力，1994 年，西北工業(yè)大學(xué)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)課題組在國(guó)家自然基金資助下率先開展了國(guó)內(nèi)對(duì)脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)概念跟蹤研究。21 世紀(jì)初，南京航空航天大學(xué)、空軍工程大學(xué)、南京理工大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等十幾家研究機(jī)構(gòu)也先后開展了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)技術(shù)研究，并取得了一定進(jìn)展。

比如國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)林志勇等 開展了國(guó)內(nèi)首次連續(xù)式預(yù)混超聲速氣流斜爆震試驗(yàn)，采用高速紋影研究了高靜溫預(yù)混超聲速氣流中激波誘導(dǎo)燃燒和 脫體爆震起爆及發(fā)展的動(dòng)態(tài)過程，系統(tǒng)探究了不同斜劈角度、當(dāng)量比條件下斜爆震波起爆過程及駐定特性，分析了斜爆震波熄滅與再起爆過程及物理機(jī)制。

截至目前為止，中國(guó)在五代發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)度上已經(jīng)遠(yuǎn)超美國(guó)，中國(guó)不僅掌握了超燃發(fā)動(dòng)機(jī)和爆震發(fā)動(dòng)機(jī)， 變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作也已經(jīng)結(jié)束，這也就意味著中國(guó)六代戰(zhàn)機(jī)可以選用的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)非常豐富，而美國(guó)目前仍在專注于變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，美軍當(dāng)前變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)也遭遇了困境。