1月24日,央视军事栏目报道了清华大学喷雾燃烧与推进实验室一款新型发动机飞行验证试验取得圆满成功。这是一款什么发动机,新闻里没说。但网上很多专家都表示,这是一款超然冲压发动机。可是我的第一反应是,这年头中国实验一个超燃冲压发动机还叫新闻?带着这样的疑问,我点开了清华大学喷雾燃烧与推进实验室的网页,然而网页信息显示,这个实验室从来没有做过超燃冲压发动机,而是在研究一种更加科幻的发动机,叫连续旋转爆震发动机。进一步搜索这个实验室主任王兵研究员的论文,也可以看出,他主要的研究方向就是燃料雾化和旋转爆震发动机。所以,事情到这里就清楚了,这是世界上第一款进行飞行试验的旋转爆震发动机,具有里程碑的意义。
但可能很多网友还不明白,什么是旋转爆震发动机,它为什么当得起新闻中那句在新型空天动力领域跻身世界前列的评语。从原理来说,燃料的燃烧可以分为爆燃和爆震两种,通俗点说就是燃烧和爆炸。一般的发动机里燃料都是燃烧做工,而且压力越大燃烧效率越高。不论是活塞发动机,还是涡轮发动机,都是通过各种手段增加燃烧室的压力来提高燃烧效率。但这些手段提升的压力受限于材料和机械效率,目前已经走入瓶颈,提升潜力已经不大。于是科学家们开始研究,直接从爆炸中提取能量的方法。因为爆震波压力极高,所以燃烧效率也很高,研究显示,它的效率比涡轮发动机高50%以上。爆震发动机通常分为脉冲爆震,斜爆震和旋转爆震。脉冲爆震是在一个管子里用火花塞不停点燃燃料空气混合气体,受制于火花塞性能和燃气混合速度,推力很难做大。斜爆震则像冲压发动机那样,需要很高的进气速度,这也是目前空天动力研究的热门之一。而旋转爆震则是在一个环形腔体内让燃料爆炸,爆震波在腔体内旋转传播。它可以连续工作,而且更可贵的是,它是可以在静止空气中启动的。也就是说,它可以实现从0加速一直到高超音速。同时,它还可以跟现有发动机结合,根据实验,直接把现在飞机用的涡扇发动机的燃烧室替换成旋转爆震燃烧室,效率可以提升15%。
说到空天动力,就不得不说中美的低成本进入太空计划了。目前,美国的spacex公司搞了个可重复火箭,一直在沾沾自喜。但中国却在不声不响的憋大招,那就是空天飞机。更可怕的是,中国把空天飞机动力的所有路线都走通了。比如航天科工搞的腾云工程,采用涡轮冲压组合发动机,起飞的时候涡轮发动机提供动力,加速到3马赫后,亚燃冲压发动机点火,5马赫后,超然冲压发动机点火。跟据去年的商业航天大会透露的信息,这一套动力,去年已经进行了飞行试验,取得圆满成功。此外,美国英国合作搞了20年的云霄塔飞机采用的预冷发动机,去年,我们也成功试车,参数超过美国。现在,清华的这个发动机也成为世界上第一个试飞成功的旋转爆震发动机。这让美国情何以堪。而中国则收获了幸福的烦恼,未来的空天飞机究竟用哪一种发动机呢?哪一个都挺好,太纠结了。不过,从目前的进度看,还是腾云工程最快,预计2025就要试飞。而且这种起飞重量180吨的空天飞机,在军事上也有很大的潜力,比如搞个空天轰炸机之类的。而其他两种发动机,预冷发动机需要液氢作燃料,成本比较高。而清华这个,只是烧煤油,结构简单,速度范围大,是未来理想的动力。反观美国,别说这种科幻动力了,就连高超音速滑翔飞行器,美国也是试射三连败。甚至被朝鲜比下去了。虽然说美国的科研底蕴确实强大,但在成果产出方面,现在也确实出现了巨大的问题。现在,我们的空天飞机技术基础务必扎实,未来的太空竞争中,中国显然远远走到了前面。未来,随着核聚变和低成本进入太空的技术突破,人类文明将升级到高一级的形态。而引领人类进步的,必将是中国。



