中國科學家開發(fā)出16馬赫斜爆震發(fā)動機重新定義航空極限

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2025-02-27 12:12:02 觀察者網(wǎng)

中國科學家成功測試了全球首臺使用標準航空煤油的斜爆震發(fā)動機，飛行速度可達16馬赫，相當于時速20000公里。這項成果標志著高超音速推進領域可能迎來重大變革，有望重新定義航空和航天旅行的極限。

位于北京的JF12激波風洞能夠模擬40公里以上高空的高馬赫數(shù)飛行條件。中國科學院的研究人員在其中進行了一系列實驗，使用常見的商用煤油RP-3噴氣燃料，成功實現(xiàn)了持續(xù)的斜爆震波。研究表明，該發(fā)動機的燃燒速率比傳統(tǒng)的超音速燃燒沖壓發(fā)動機快1000倍，且能在6馬赫至16馬赫之間的范圍內運行，這是傳統(tǒng)吸氣式發(fā)動機難以達到的。

這項科研技術是中國一項宏偉計劃的一部分，如果將斜爆震發(fā)動機應用于軍事，將催生出新一代高超音速導彈、無人機甚至轟炸機，這些武器將具有超長射程和低運營成本，能使解放軍在未來戰(zhàn)爭中占據(jù)顯著優(yōu)勢。

超音速燃燒沖壓發(fā)動機需要龐大的燃燒室，在高馬赫數(shù)下存在熄火風險。而斜爆震發(fā)動機通過在燃燒室壁上巧妙地放置一個5毫米凸塊，可以誘導出自我維持的“爆震”，這是一種由超高速沖擊波驅動的爆炸，在微秒級時間內即可完成燃燒。在9馬赫的速度下，測試顯示爆炸點的壓力峰值達到了環(huán)境水平的20倍，這表明該發(fā)動機能夠在大多數(shù)超音速燃燒沖壓發(fā)動機幾乎無法工作的速度范圍內產(chǎn)生相當大的推力。

由于所需功率巨大，風洞僅支持50毫秒的持續(xù)運行，但這對于研究人員全面了解發(fā)動機點火和自我維持沖擊波推進的全貌已經(jīng)足夠。與超音速燃燒沖壓發(fā)動機設計相比，這種新發(fā)動機的燃燒室縮短了85%，可以顯著減輕飛機的重量并延長飛行距離。

數(shù)十年來，高超音速發(fā)動機一直依賴氫氣或乙烯作為燃料，雖然這些燃料點火迅速，但存儲要求不切實際。RP-3煤油雖然能量密度更高，但其點火延遲時間過長，使得發(fā)動機在飛行中途啟動極為困難。中科院研究團隊通過在點火前將燃料-空氣混合物預壓縮至3800開爾文（約合3527攝氏度），引入一個小凸塊以產(chǎn)生局部“熱點”來觸發(fā)鏈式反應，并使用翼形支柱加速燃料分散，從而解決了這一難題。

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