再谈空天飞机可用的爆轰发动机——这次中国不掉队！

爆轰发动机又叫爆震发动机，其优势前面一篇文章《爆轰发动机到底有多牛？全世界研究了80年仍不放松（一）》已经介绍过，需要科普的请自行翻看，这里不再赘述。今天着重介绍适用于空天飞机的连续旋转爆轰发动机。

在美国航天飞机退役以后，空天飞机成为航天强国争相研发的方向。目前关于空天飞机的动力，主要选择是组合动力，大气层内使用涡喷发动机或涡喷发动机加超燃冲压发动机，大气层外使用火箭发动机。这种组合方案可以让空天飞机以更少的燃料，更高的效率完成空天飞行。但是也增加了飞机的复杂程度。

空天飞机

因此，前文提到的爆轰发动机的优势就体现出来了，不仅可以实现大气层内空气助燃飞行，也可以实现外太空自带氧化剂飞行。同时可以实现大气层内低速飞行和高超音速飞行，也可以实现大气层外高比冲火箭推进。

虽然爆轰发动机有三种原理类型，但是研究最多的是脉冲爆轰发动机，最新的热点是连续旋转爆轰发动机。这两种发动机是国内外研究最多的，也是最有可能突破并走向实用的爆轰发动机。都有广泛的应用前景，但连续旋转爆轰发动机在空天飞机上实用可能更加可靠。

脉冲爆轰发动机虽然研究最多，样机最多，也最接近实用。但是应用到空天飞机上，尤其是载人空天飞机上却有很大的劣势。脉冲爆轰发动机的爆炸频率比较低，换气需要时间比较长，而且需要不断点火。这些特征造成其载荷需要耐受持续的震动，给人的感觉就像坐拖拉机，而且要远比拖拉机震动厉害。当然，随着技术不断完善，也有可能像拖拉机变多缸汽车一样，变得平稳，目前单缸频率最高不超过100赫兹。

脉冲爆轰发动机循环

至少目前相对来说，连续旋转爆轰发动机虽然也有爆震过程，但能够实现高频持续爆震，飞行平稳性要好很多。对于载人空天飞机来说，这是一个非常不错的选择，对于火箭也是非常不错的选择。因此，国内外对这种发动机的研究非常多。其基本原理是在两个圆筒中间的很薄的空间（环形燃烧室）里实现爆震燃烧，爆震波以超音速沿圆筒螺旋排出，多道爆震波并行连续工作实现稳定燃烧和动力持续。

旋转爆轰发动机原理图

我国虽然起步比较晚，但由于爆轰发动机整体没有跳出理论研究阶段，加上我国很多高校和科研机构都在积极参与相关理论研究，我国的研究进度并不慢。目前从事相关理论研究的高校至少有国防科学技术大学、南京航空航天大学、南京理工大学、北京大学、西北工业大学、上海交通大学、哈尔滨工程大学、吉林大学、北京交通大学、中国科学技术大学等。其中国防科技大学和南京理工研究最为全面。

要说世界各国谁更领先，那得说是俄罗斯。俄罗斯从上世纪五六十年代开始一直没有中断过研究，最近更是制作出了全世界第一台液氧煤油旋转爆轰发动机样机，而且实现了连续爆震，产生稳定推力，发动机工作频率达两万赫兹。

原理图

美国在五六十年代研究发现这种发动机研制难以实现，放弃了继续研发。直到本世纪初才重新开始相关研究，尤其2009年以后，美国大量军工单位和高校都投入到连续旋转爆轰发动机的研究工作中。

除此之外，法国、波兰、日本、新加坡、韩国等国家也都进行了一些相关研究。

其实连续旋转爆轰发动机之所以研发困难，主要瓶颈还是理论研究不充分和材料科学没跟上。其中材料科学领域，要求尽快实现能够长时间承受3000度高温的材料或者合理的冷却方案。另外一旦应用到飞行阶段，发动机的自重、推力、比冲等因素就必须不断优化。期待我们国家能尽快突破这项被称为21世纪黑科技的发动机技术。

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