提及航空發(fā)動機，很多人首先想到的可能是美國在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。但事實真的如此嗎？中國的航空發(fā)動機真的落后美國至少20年嗎？
并非如此！航空發(fā)動機的領(lǐng)域十分廣泛，包括活塞發(fā)動機、渦軸發(fā)動機、渦槳發(fā)動機、渦噴發(fā)動機、渦扇發(fā)動機、沖壓發(fā)動機、變循環(huán)發(fā)動機、組合循環(huán)發(fā)動機、爆震發(fā)動機等。不可否認(rèn)，在現(xiàn)有的幾大類航空發(fā)動機中，我國確實在某些方面落后于美國。但當(dāng)我們轉(zhuǎn)向新概念發(fā)動機領(lǐng)域，尤其是爆震發(fā)動機，情況就有所不同了。
什么是爆震發(fā)動機？
爆震發(fā)動機，基于爆震燃燒原理，是一種新型動力裝置。它利用脈沖/連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣來產(chǎn)生推力。根據(jù)實現(xiàn)方式的不同，爆震發(fā)動機又分為脈沖爆震發(fā)動機（PDE）、旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機（RDE）和斜爆震發(fā)動機（ODE）。
爆震發(fā)動機的優(yōu)勢
- 效率高：爆震發(fā)動機可以看作定壓力燃燒，而傳統(tǒng)渦扇發(fā)動機是定容燃燒。由于爆震波的傳播速度極快，爆震發(fā)動機的熱循環(huán)效率大大高于定容燃燒，達到49%，而傳統(tǒng)發(fā)動機僅為27%。
- 推重比高：與傳統(tǒng)發(fā)動機相比，爆震發(fā)動機省去了壓氣機、渦輪機等部件，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、推重比高、成本低廉等特點。
- 飛行包線更寬：爆震發(fā)動機不僅能夠零速度啟動，而且最高飛行速度可達5馬赫以上，其中斜爆轟發(fā)動機最高飛行速度甚至可以達到17馬赫。
中美爆震發(fā)動機誰進展更快？
在爆震發(fā)動機領(lǐng)域，中美兩國的研究都取得了顯著的進展。
- 美國：從2003年開始，普惠公司與波音公司合作研制了全尺寸、飛行進氣條件下的五管PDE驗證樣機ITR-2。2008年，美國空軍研究實驗室（AFRL）領(lǐng)導(dǎo)研究的PDE進行了首次試飛驗證。2010年，得克薩斯大學(xué)阿靈頓分校設(shè)計制造了一種大尺寸單管旋轉(zhuǎn)閥的脈沖爆震發(fā)動機，并進行了地面驗證試驗。2020年，美國中央佛羅里達大學(xué)的研究小組聲稱已經(jīng)建立并測試了一個3英寸的銅試驗臺，使用氫和氧的混合物作為燃料。
- 中國：我國在爆震發(fā)動機領(lǐng)域的研究也十分活躍。2002年，西北工業(yè)大學(xué)完成了兩相脈沖爆震燃燒原理性試驗，并突破了高頻工作關(guān)鍵技術(shù)。南京航空航天大學(xué)在脈沖供油、供氣、點火、單級起爆、兩相爆震燃燒等關(guān)鍵技術(shù)上取得了顯著進展。2017年，姜宗林團隊展示了660毫米直徑的連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆轟發(fā)動機試驗性樣機。2020年，中科院力學(xué)所姜宗林團隊在《航空學(xué)報》上發(fā)表文章，宣布在M9風(fēng)洞里進行氫燃料的斜爆震發(fā)動機的成功測試。2021年，重慶推重比動力科技有限公司研制的H1-M連續(xù)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機成功完成百米軌道滑跑試驗。
結(jié)論
通過對比，我們可以發(fā)現(xiàn)我國在旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機和斜爆震發(fā)動機領(lǐng)域均已經(jīng)領(lǐng)先于美國同行。當(dāng)然，我國領(lǐng)先的幅度并不大，仍需繼續(xù)努力。但考慮到我國科研團隊的工作強度和完整的工業(yè)體系，我們有理由相信，我國的爆震發(fā)動機研制將有望全面領(lǐng)先美國同行。
