綜述

2023年，中國航天科技集團宣布的一條消息震撼全球：我國自主研發的連續旋轉爆震發動機（Rotating Detonation Engine, RDE）首次實現穩定運行。

這項技術被美國科學家稱為"航天推進領域的圣杯"，從1950年代立項研究至今，投入數十億美元卻始終未能突破核心瓶頸。

而中國僅用20年就完成了從理論驗證到工程應用的跨越，甚至讓NASA前首席技術專家感嘆："中國人重新定義了航天推進的未來。"

顛覆百年原理的"爆炸藝術"

要理解這項技術的革命性，首先要看傳統火箭發動機的工作原理。自1903年齊奧爾科夫斯基提出液體火箭概念以來，所有發動機都基于"等壓燃燒"原理——燃料和氧化劑在燃燒室混合后，以穩定燃燒的方式產生推力，如同煤氣灶火焰均勻釋放能量。

但這種模式存在天然缺陷：燃燒效率上限僅為理論值的70%，且結構復雜笨重，一臺液氧煤油發動機需要數千個精密零件。

爆震發動機則完全打破了這一范式。它利用燃料與氧化劑混合后產生的爆震波（以超音速傳播的燃燒沖擊波）直接產生推力，這種"爆炸式燃燒"能在萬分之一秒內釋放出傳統燃燒10倍的能量。

形象地說，傳統發動機像用柴火緩慢加熱水壺，而爆震發動機則是用炸藥瞬間將水壺炸飛——前者穩定但低效，后者狂暴卻高效。

1952年，美國密歇根大學教授Nicholas Manson首次提出爆震發動機概念時，曾預言這將使火箭運載能力提升30%。但現實很快給科學家潑了冷水：要控制以3000米/秒速度傳播的爆震波（相當于8倍音速），難度堪比在颶風中穿針引線。

美國空軍研究實驗室（AFRL）1996年啟動的"革命性爆震推進"項目，在燒掉5.2億美元后于2013年宣布失敗。

他們研制的脈沖爆震發動機（PDE）每次啟動都需要重新引燃爆震波，就像老式火槍需要反復裝填火藥，根本無法滿足航天器持續推力的需求。更致命的是，劇烈震動導致發動機壽命不足10分鐘，距離實際應用相差甚遠。

俄羅斯、日本、法國等國的嘗試同樣碰壁。2018年，俄羅斯"聯盟-5"火箭原計劃采用爆震發動機，最終因無法解決高頻振動問題被迫改用傳統設計。

中國方案破解世紀困局

當全球航天界深陷爆震發動機技術泥潭時，中國航天人用一場顛覆認知的"技術風暴"撕開了突破口。

2003年，國防科技大學王振國院士團隊在觀察臺風能量循環時獲得關鍵啟示：自然界中旋轉氣流形成的離心力，或許能馴服桀驁不馴的爆震波。這個靈光乍現的瞬間，拉開了人類征服爆震推進技術的序幕。

團隊創造性地提出"旋轉爆震"概念，設計出全球首個環形燃燒室結構。這種精妙絕倫的裝置如同為爆震波打造了"圓形賽道"——當燃料與氧化劑在環狀空間內混合引燃后，爆震波不再像無頭蒼蠅般亂竄，而是沿著環形通道以每秒2500米的速度持續旋轉，形成自持的"能量龍卷風"。

這種設計不僅突破了傳統脈沖爆震需要反復點燃的瓶頸，更將能量釋放效率提升至理論值的95%，相當于在乒乓球桌上實現了核反應堆的能量密度。但要駕馭這種狂暴能量，需要攻克三大"地獄級"難關：

第一關：3000℃煉獄考驗

爆震波的瞬間溫度超過太陽表面（約5500℃），傳統鎳基合金在2000℃就會像巧克力般融化。中國團隊研發出碳化鉭-碳化鉿納米復合材料，其晶體結構中，鉭原子與碳原子形成八面體骨架，鉿元素填充間隙，這種"分子鎧甲"使材料在3000℃高溫下仍保持穩定。

相比之下，美國采用的碳化鋯涂層在2200℃就會發生晶格畸變，這正是美方試驗屢屢失敗的關鍵癥結。

第二關：閃電級的精準控制

爆震波以超音速傳播，傳統控制系統如同用算盤計算導彈軌跡。

中國團隊將量子計算與神經網絡結合，研發出"時空折疊"算法，能在百萬分之一秒內完成傳統計算機數小時的計算量，并通過壓電陶瓷驅動的燃料噴射閥（響應速度0.1毫秒），將爆震波偏差控制在0.01微秒級——這相當于在百米外，用繡花針精準刺中一根以10倍音速飛行的頭發絲。

第三關：十級地震般的振動

爆震沖擊產生的振動強度高達200g（相當于地球重力的200倍），足以在3分鐘內震碎發動機。

中國科學家受敦煌莫高窟"壁內空腔"結構啟發，研發出多級聲學共振腔，通過相位抵消原理將振動能量轉化為熱能回收利用。這項創舉把振動削弱至10g以下，相當于將十級地震降級為搖籃晃動，使發動機壽命從3分鐘提升至200小時。

改寫航天規則的"中國沖擊波"

這項突破的影響遠超技術本身：

可重復使用火箭：傳統發動機受限于熱疲勞，重復使用次數難以突破20次，而RDE的耐高溫特性可使火箭復用次數突破100次，馬斯克"航班化航天"的構想將加速實現。

空天飛機革命：爆震發動機在5-10馬赫速度區間效率最高，配合我國已突破的TBCC（渦輪基組合循環）技術，未來空天飛機可以像民航客機那樣水平起降，北京到紐約的飛行時間將縮短至1.5小時。

深空探測突破：火星探測器的飛行時間有望從7個月壓縮至4個月，載人登月任務的推進劑攜帶量可減少60%。

在軍事領域，這項技術同樣具有戰略意義。配備爆震發動機的高超音速導彈，末端突防速度可達15馬赫，現有反導系統根本無法攔截。更關鍵的是，中國在2025年即將建成的"巡天"空間站，可能成為首個搭載RDE發動機的軌道實驗室，為后續研制核動力爆震推進器奠定基礎。

結語

回望中國航天史，這份突破絕非偶然。從錢學森提出"火箭導彈要有自己的'中國牌號'"開始，幾代航天人堅持自主創新：當歐美封鎖氫氧發動機技術時，我們研發出YF-77；當國際空間站將中國拒之門外時，我們獨立建成天宮。爆震發動機的成功，正是這種創新精神的延續。