中国航天科技集团近日宣布了一项震撼业界的消息:其下属的航天六院北京11所成功完成了氢氧旋转爆震火箭发动机的长时热试验。这一里程碑式的成就标志着中国在爆震发动机技术领域迈入了全球领先梯队,堪称颠覆性科技突破。
爆震燃烧,简而言之,是一种物质压力急剧上升并迅速释放的过程,类似于受控的“爆炸”。在氢氧旋转爆震火箭发动机中,燃料与氧化剂首先在燃烧室内迅速混合,然后通过精密的起爆装置触发爆震。爆震波以超高速度在燃烧室内旋转传播,瞬间释放巨大能量,产生强劲推力。
该发动机设计简洁,由环形燃烧室、起爆装置、喷注器和尾喷管等关键部件组成,摒弃了复杂的旋转部件。这一设计不仅减轻了发动机重量,还显著提升了推重比,为飞行器提供了卓越的飞行性能。热循环效率高达49%,远超涡扇发动机的20%至40%,意味着在相同燃料消耗下能产生更多推力,或在相同推力下消耗更少燃料。这一高效燃烧方式使氢氧旋转爆震火箭发动机在高超音速飞行领域展现出巨大潜力。
科研人员通过创新的材料和结构设计,使发动机能够在高温高压的极端环境下长时间稳定工作,这是发动机实用化的关键一步。这一突破意味着中国七代机搭载爆震火箭发动机的梦想或将成为现实,将彻底改变空战规则,赋予空军作战前所未有的优势。
想象一下,如果七代机凭借这款发动机能以第一宇宙速度在大气层外飞行,现有的传统预警和拦截手段将难以应对,这无疑将形成压倒性的“降维打击”优势。
爆震发动机家族并非只有氢氧旋转爆震火箭发动机一种类型,还包括脉冲爆震发动机(PDE)、旋转爆震发动机(RDE)以及斜爆震发动机(ODE)等。脉冲爆震发动机备受各国关注,美国投入大量资源进行研发,通过在传统航空发动机内外涵道间加入爆震管以提升推力。中国西北工业大学在这方面同样取得显著成就,早在2002年就完成了两相脉冲爆震燃烧原理实验。
旋转爆震发动机设计更为复杂,通过环形腔室使燃料进入主燃烧室,利用旋转形成爆震波,最终通过喷管喷出产生推力。其稳定性佳,一次起爆即可连续燃烧,世界各国都在积极开展相关研发工作。
斜爆震发动机虽然理论上具有燃烧效率高、比冲高、总压损失低和结构更短等优点,但在实验室理想状态下也难以保持稳定运行,因此一度被主流学术界边缘化。然而,中国在这方面取得了独特进展。JF-22风洞设计师姜宗林表示,中国已攻克驻定斜爆震发动机技术,飞行器速度可达9马赫,且该发动机已接近实用阶段。
目前,脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机、变循环发动机和超燃冲压发动机等新原理发动机仍处于全球技术验证阶段。高校和科研院所正针对新理论、新技术进行探索,通过研发缩比模型进行试验试飞,以验证理论、积累工程经验,为后续研制工作奠定基础。