近日，據科技媒體Ecoportal報道，武漢大學的研究團隊成功測試新型噴氣式等離子體發動機，該發動機不依賴化石燃料，而是利用電能將普通空氣轉化為高溫等離子體來產生推力。

這一成果不僅為全球航空業的脫碳轉型帶來新曙光，更在軍事領域展現出令人遐想的應用前景。外媒驚嘆這仿佛是22世紀的技術，認為其如同百年前萊特兄弟首次飛行，為未來航空指明了方向。

傳統噴氣發動機自誕生七十余年來，原理都是吸入空氣、壓縮、與燃料混合燃燒，再將高溫高壓氣體向后噴出以產生推力 。這一模式成就現代航空輝煌的同時，也讓航空業成為碳排放大戶。

據國際航空運輸協會數據，全球航空業年碳排放量占人為碳排放總量的2%—3%，且隨著航空需求增長，這一比例仍在上升，脫碳轉型迫在眉睫。

為突破困局，科學界進行諸多嘗試。純電動飛機受限于電池儲能密度，目前僅能實現短途低空飛行，難以支撐民航客機或軍用戰機的長途任務。氫燃料雖燃燒零排放，但液態氫儲存需-253℃超低溫環境，儲氫罐重量占飛機總重的15%以上，且加氫基礎設施建設成本高昂，短期內難以規模化應用。這些技術瓶頸，讓科學家們一籌莫展。

在這樣的背景下，武漢大學團隊的研究異軍突起。該團隊另辟蹊徑，聚焦物質的第四種形態——等離子體。他們設想構建吸氣式等離子體發動機，直接利用地球大氣和清潔電力作為燃料，從根本上擺脫對化石能源的依賴。

在實驗裝置中，空氣被吸入壓縮后加熱至1000攝氏度以上高溫，強大的微波能量射入使高壓氣流瞬間電離，形成由離子和電子組成的熾熱等離子體，最后通過噴口高速噴出產生推力。這一過程無需燃燒，僅消耗空氣和電能，理論上可實現零排放。

實驗室測試中，小巧的原型機成功舉起1公斤重的鋼球，產生每平方米2.4萬牛頓的壓強，這一推力密度已與傳統商用噴氣發動機相當，首次在實踐層面證明大氣層內等離子體推進的可行性。

更關鍵的是，該技術與太空探索中使用的等離子體推進器截然不同。后者依賴稀有昂貴的氙氣作為工質，且只能在真空環境工作，而武大的原型機直接以無處不在的空氣為原料，為大氣層內的航空應用掃清了原料障礙。

這一技術，將來有望使用在重型無人機、無人駕駛貨機及大型噴氣式飛機上。不過目前還比較棘手，能源供應就是首要挑戰。飛機執行長距離飛行任務時，需要發動機持續提供穩定能量。目前武大等離子體發動機原型機功率僅400瓦，產生推力約11牛頓，而一架普通民航客機起飛所需推力以萬牛頓計，差距巨大。且飛機在飛行過程中，電力補充依賴機載能源，現有的電池技術能量密度低，難以滿足飛機長途飛行對能源的高需求。

同時，飛機在不同高度、速度和氣象條件下飛行，要經歷復雜的溫度和氣壓變化。等離子體發動機工作時，本身也會產生高溫等離子體流，溫度超1000℃。這就需要研發一種新型材料，既能耐受超高溫，在強電磁環境下保持穩定，又能在低溫、低壓環境中不變形、不脆裂，且重量要盡可能輕，以減輕飛機負載。當前雖有一些耐高溫陶瓷材料，但距離滿足飛機復雜需求還有很大差距。

此外，飛機飛行過程中，姿態調整和推力控制要求精準，發動機的推力方向和大小需根據飛行狀態實時調節，如何實現多臺等離子體發動機協同工作，精準滿足飛機起降、巡航、規避等不同場景的需求，是亟待解決的系統問題。

無人機相比飛機體重更輕，對推力的要求也更低，因此將這種等離子體發動機應用到無人機上的可能性相對更大。

相較于普通飛機，戰機對發動機有著獨特且更高的要求。戰機在空戰中，需要具備高機動性，能快速完成加速、減速、轉彎、爬升、俯沖等動作。這要求發動機能夠迅速響應飛行員操作指令，瞬間改變推力大小和方向。

在戰時，戰機可能頻繁出動執行任務，發動機要能承受連續高強度工作，這就對發動機的可靠性和可維護性提出了較高要求。

若未來等離子體發動機成功應用于普通飛機，將為其應用于戰機奠定堅實基礎，對戰機性能帶來革命性改變。

因無需像傳統發動機那樣經歷燃料燃燒、氣體膨脹等過程的延遲，等離子體發動機的快速響應特性，可使戰機實現前所未有的超機動動作。在空戰中，這使戰機能夠快速改變飛行軌跡，讓敵方雷達和導彈難以鎖定，占據空戰主動權。

同時，等離子體發動機無需攜帶大量燃油，大大減輕戰機重量，可將節省的重量用于搭載更多先進武器和偵察設備。現役重型戰機燃油重量約8-10噸，若采用等離子體發動機，可節省30%—40%機身重量，多攜帶2-3噸彈藥，或大大增加續航時間，拓展作戰半徑，實現跨洲際突襲能力，極大提升戰機作戰效能。

此外，當擺脫化石燃料依賴后，戰機的燃料補給方式可能更靈活，減少對傳統燃油供應鏈的依賴。在戰時，這有助于簡化后勤保障流程，提高戰機的出動效率和持續作戰能力。

盡管目前等離子體發動機距離實際應用還有很長的路要走，但武漢大學團隊的這一研究成果為航空和軍事領域的未來發展指明了方向。

隨著技術的不斷突破和完善，等離子體發動機有望改寫空戰規則，重塑全球軍事戰略格局，讓中國在科技強軍和航空強國的道路上大步邁進。