中国研发的“2小时全球到达”喷气发动机开始风洞测试

由中国技术团队研发的能让飞行器2小时内全球到达的喷气发动机开始在北京附近的风洞进行测试。该发动机在高超音速风洞中模拟的飞行环境是9倍音速。科学家们表示，这台引擎让高超音速商业飞行变得十分可能。

上图：发动机在北京高超音速风洞中进行测试。供图：姜宗林（音译）

中国科学家和工程师研制成功革命性的飞机引擎，可推动飞行器以16马赫速度飞行，由该引擎提供动力的飞机可2小时内全球到达。在北京高超声速风洞中进行的试验中，这台发动机在推力、燃料效率和稳定性方面表现优异。

安装这种发动机的飞机可“再入大气层”，它从机场跑道上水平起飞加速后进入地球轨道，之后再入大气层并返航。由姜宗林教授领导的中国科学院力学研究所研究团队撰写的论文发表于上周六的《中国航空学报》上。

上图：据称，这台发动机拥有前所未有的推力、燃油效率和稳定性。供图：姜宗林

这种风格前卫的发动机设计原理并不复杂，它由三个非运动部件组成：单级进气口、氢燃料喷口和燃烧室，燃烧室喷口位于进气口末端上方。

“人们很容易误以为它是种滑板”，北京一位知晓设计原理但并非该项目参与者的高超音速研究人员如此评价。

姜宗林教授领导的设计团队将发动机安装在模拟9倍音速的风洞中进行试验。当高速气流冲击进气口时会产生高温和压力极高的激波，激波在燃烧室内与氢燃料混合爆炸产生推力。研究小组提供的视频片段显示，发动机点火时燃烧室的入口发出了类似《星球大战》电影中星际战舰尾端喷口发出的耀眼光芒。

理论上这种吸入空气的引擎产生的推力可推动飞行器以16倍音速飞行，但据上述北京那位从事超音速技术研究的科研人员介绍，地球上唯一一个能够模拟这一速度的风洞仍在北京附近某地建设中。

上图：发动机运转时发光。供图：姜宗林

姜宗林教授领导下的设计团队将这种发动机称为“直立斜爆轰冲压发动机（standingobliquedetonationramjetengine）”，简称SODRamJet。他们表示，到目前为止，这种引擎最具有商业化前景，安装这种引擎的飞行器飞行时速可达5倍音速。现有的其他种类的高超音速发动机一般均属冲压发动机，都无法达到这一数值，它们动力不够，过于耗油，工作极不稳定。

姜教授团队发表的论文提到：“七十年对高超音速动力的研究探索表明，这一革命性概念的实现是建立在高超音速吸气发动机获得发展的基础之上的。SODRamJet是最前途的方案。”

上世纪六七十年代，美国NASA在超燃冲压发动机研发中遭遇一系列挫折。超燃冲压发动机没有运动部件，本以为在高超音速状态下表现会好于普通喷气发动机，但在试验中经常出现问题，其中一个重要原因是高速气流产生的冲击波会瞬间将火焰熄灭。

工程师理查德·莫里森（RichardMorrison）想出了一劳永逸的解决方案，他想到如果冲击波具有如此巨大的能量，为何不能作为引燃燃料的点火介质呢，这样就可以让燃料持续不断的点火和燃烧。他在1980年发表的论文中提出了这个想法。

但美国政府将大部分高超音速研究从NASA转到波音公司和洛马公司，在这一过程中这些私人防务公司早把莫里森的想法抛诸脑后，虽然花费了人力物力进行超燃冲压发动机研制，但挫折不断，进度落后。

而中国和俄罗斯近年来开始花大力气研制各种高超音速武器并取得成功，相继列装部队，而美国则预计即使一切按计划顺利进行，最快也要到明年才能开始接收此类武器。

蒋教授和他的设计团队同样发现超燃冲压发动机存在着致命的设计弱点，当飞行器的飞行速度达到并超过7马赫时，超音速冲压发动机无法提供任何动力，且消耗大量燃料，没有商业航空公司会购买和使用这种发动机，乘客们就更不用说了，如果飞行中不断重新让引擎点火启动，许多人会心脏病发作。

姜教授的团队认为莫里森的想法大胆而值得一试，不过莫里森的论文中只有原理草图，实践当中没有人造出过这样一台发动机，不但需要大量的工程设计，还需要有能够承受高温高压的特殊合金以及可以用来进行测试的强大的超音速风洞，而这一切，需要一笔很可能血本无归的巨额投资。

如今姜教授团队设计出的这种SODRamJet发动机在所有方面都优于超燃冲压发动机，它利用原本有害的冲击波来保证高超音速飞行下引擎燃料进行稳定和连续的燃烧，而且飞行速度越快，氢燃料的燃烧效率就越高，引擎的体积也比之前更小，重量更轻。

上海一位从事高超音速空气动力学研究的科学家表示，该实验的进行已有一段时间了，由于具有潜在的军事价值，中国的高超音速计划是保密的，发表在学术期刊上的论文肯定也经过了仔细审查。比如今年9月中国就试飞了一架返回式无人驾驶航天器，最终降落在西部沙漠腹地的一处军用机场，该航天器使用了何种发动机至今仍无人知晓。

姜教授的团队认为，SODRamJet发动机标志着一次巨大的技术进步，其重要性和标志作用不亚于1903年莱特兄弟的第一次飞行和1969年“协和式”超音速客机的首飞成功。

他们认为这一努力代表着“人类的梦想，飞得更快、更高、更远”。

不过高超音速导弹专家、以色列导弹防御组织(IsraelMissileDefenceOrganisation)创始人和首任主任尤兹.鲁宾(UziRubin)博士表示，这一新型发动机仍处于“试验性”阶段，其优势仍不确定。

“即使这台发动机研制成功，给我们带来了很多希望，但要投入商业运营还需要大概一代人的时间”，“我相信超音速载人飞行的时代还不会马上到来，虽然它终将到来”。

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