再創紀錄！我國研製500噸級液氧煤油發動機，3秒達最大動力

中國超燃衝壓發動機，動力達到音速的16倍，在2小時內抵達全球的傳言是真的嗎？什麼是超燃衝壓發動機？讓我們一起走進今天的主題：中國超燃衝壓發動機。----引子

大家好，我是大牛。一直以來，中國的發動機一直是國人的痛點，很長一段時間內國內的頂尖發動機一直依賴於進口，一方面是我們的起步較晚，相比於國外近兩百年的研發歷史，中國還在起步階段，另一方面是因爲中國缺少核心的技術手段，所以遲遲無法研製出頂尖的發動機。但是就在2020年末，有消息稱中國最新研製的超燃衝壓發動機，動力可以達到音速的16倍，可以在2小時內抵達全球任何一個地方，這款“怪獸級”發動機將改寫中國的發動機歷史，這究竟是怎麼一回事？

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超燃衝壓發動機

我們所瞭解的發動機，最早誕生於英國，比較常見的類型有噴氣式動機、渦扇發動機等等。頂尖的發動機技術也都掌握在英國、日本、美國等國家，中國想要在發動機領域有所突破，一直都很艱難。但是就在2020年11月29日，《中國航空學報》上的一篇論文，引起了國內外所有人的轟動，論文中提到，中國科學院的姜宗林所領導的團隊獨創了“站立式斜爆轟衝壓發動機”，這種全新的發動機技術，將會爲世界上的高超聲速飛行器衝壓發動機帶來歷史性的技術革新。

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那什麼是超燃衝壓發動機？大牛告訴大家，衝壓發動機就是利用飛行器的飛行速度，把空氣引入燃燒室裡面，然後進行噴油點火的發動機。但是加上“超燃”兩個字後，這款發動機就變得與衆不同了。一般的衝壓發動機，只能飛聲速的大概5倍以下，這個時候發動機前面迎來的超聲速氣流，經過進氣道的壓縮，到了燃燒室的時候，會變成亞聲速氣流，也就是說氣流減速了，所以燃燒室裡面的火苗是在亞聲速氣流裡面進行燃燒的。

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而如果飛行速度再快一點之後，因爲發動機前面來的氣流實在是太快了，到了燃燒室後氣流速度依然很快，這個時候燃燒室裡面就不得不把燃料跟超聲速流動的高速氣流混合，然後再進行點燃，所以說這個“超燃”就是指超聲速燃燒的意思。這樣的發動機雖然更加難以研製，但是更適應更高速度的飛行器，速度最大預計可以超過20倍聲速，所以說這種發動機是高超聲速飛行器的標配，也是未來空間飛機最有可能使用的一種動力。一般來說，超燃衝壓發動機代表着動力的未來，因爲它可以驅動高超聲速飛行器，非常省油地進行飛行。

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但是超燃衝壓發動機，非常難以實現，就拿美國的實驗數據來說，在2004年的時候，美國的X-43A在七倍聲速的時候，讓發動機達到了短暫的超然狀態，但是這個短暫的狀態僅僅持續了11秒。到了2013年的時候，美國的X-51A從馬赫數4.8加速到5.1，飛行了6分鐘，但是在這6分鐘的時間裡，發動機到底是屬於超燃狀態還是處於在一般的壓燃狀態，至今沒有定論，可見美國在這一領域是遇到的瓶頸，所謂的馬赫數是飛行速度與當地音速的比值。問題又來了，中國研發的“站立式斜爆轟衝壓發動機”又是什麼？爆轟衝壓發動機與超燃衝壓發動機有什麼不同？

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爆轟衝壓發動機

我國的超燃衝壓發動機的技術是走在世界前列的，但也並沒有做到穩定的長時間的超燃模態的飛行，總之，超燃衝壓發動機因爲不易控制很難實現，那怎麼才能夠讓燃氣在一個非常快的流動速度中還能歐穩定持續的燃燒呢？科學家們就想到了爆轟。大家或許知道一個常識，那就是麪粉廠是嚴禁煙火的，因爲麪粉飄起來之後會與空氣混合，遇到火就會“boon”爆炸。而爆炸可以看成是一種燃燒，只是因爲飄起來的麪粉跟空氣接觸面積很大，很合都很均勻，因此燃燒的速度要比點燃一堆麪粉快得多。

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更關鍵的是，一旦一個點被點燃的話，就會產生很多很多的燃氣，燃氣膨脹會產生衝擊波，而這樣的燃氣衝擊波又會引發周圍的混合氣體再次被點燃，從而讓衝擊波繼續延續下去，這樣的現象就叫做爆轟現象，而這種在可燃氣體中不斷一邊燃燒一邊傳播的這種衝擊波，就叫做爆轟波。爆轟是效率最高的一種燃燒形式，爆轟波可以在可燃氣體中輕易地達到好幾倍聲速的傳播速度，如果說我們可以讓爆轟波停在發動機的燃燒室裡面，那就可以持續實現超聲速燃燒。

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但是這個爆轟波一旦產生就會一直向前傳遞，也就是說會一直往前跑，那我們如何讓爆轟波安穩地待在燃燒室裡面持續的工作？大家可以想想，我們平時是如何做到既實現跑步又保持在原地的？沒錯，這就是跑步機。我們跑多快，跑步機上的傳送帶就轉多快，從而保證我們一直停留在原地跑步。同理，我們可以讓爆轟波往前一邊傳播可燃氣體，一邊往後流動，那爆轟波走多快，可燃氣體就流多快。

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這樣的話就可以讓爆轟波一直停留在原地，從而實現持續穩定的爆轟，而這樣的發動機就是爆轟衝壓發動機。理論上講，這樣的發動機技術如果成熟之後，飛行器就可以飛出馬赫數十幾、二十幾的成績，人類就可以通過這樣的發動機在大氣層以內給飛行器加速，實現真正的自由穿梭太空。但是這個技術同樣十分難以實現，要想讓爆轟波剛好等於來流速度的話，需要對氣流以及燃燒精準控制。目前這種技術還停留在實驗室階段，離上天還有一段距離。

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搭載超燃衝壓發動機的飛行器，在高超音速風洞的試飛中，在推力、燃油和操作上，都展現出空前的性能，這也標誌着使用超燃衝壓發動機的飛行器，將會是未來軍民用航空器戰略發展的重要方向。這也是繼螺旋槳、渦輪噴氣推進飛行器之後的航空史上的第三次革命，難怪各個國家都在爭相發展超燃衝壓發動機技術，原來大家都想率先掌握作爲實現高超聲速飛行器的關鍵技術，從而先人一步掌握天空中的控制權。

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但是這種技術目前還停留在實驗室階段，推力不足、油耗高且燃燒不穩定等因素，始終困擾着大家。而正是在這樣的前提下，姜宗林團隊研究的“站立式斜爆轟衝壓發動機”對於中國的發動機發展有着舉足輕重的意義。中國的爆轟衝壓發動機在高超音速風洞試驗中，速度可以達到16馬赫，與之前我們提到的美國X-43A超燃衝壓發動機試驗飛行器創造的9.6馬赫的紀錄相比，中國高出了接近兩倍，成功實現了對美國的技術反超。

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也難免有媒體表示，如果真的可以實現16倍的音速，中國將在2小時內可以達到世界上的任何一個地方。同時也有消息稱，我國的超燃衝壓發動機實現地面試車時間超過600秒的紀錄，這也意味着我國突破超燃衝壓發動機已經突破了最後的技術難題，可以正式進入到實際研發和工程應用階段。

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超燃衝壓發動機不同於蒸汽機和內燃機、噴氣式發動機的研究，這次動力革命中國始終保持在第一梯隊，沒有像之前的那樣起步就晚於各個國家，如果說有一天這樣的發動機能夠成爲主流的話，它至少不會像現在的噴氣式發動機那樣，成爲我國航空工業的短板，反而可能會成爲領先世界的優勢。

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好了，本期文章就是這樣，不知道各位對中國的超燃衝壓發動機是否有了一定的瞭解，大家對於美國的超燃衝壓發動機沒有消息如何看待？是在隱藏還是確實遇到了瓶頸？歡迎給牛總評論留言，記得關注牛總。