中国航天科技集团近日宣布了一项重大科研突破:航天六院北京11所成功完成了氢氧旋转爆震火箭发动机的长时热试验。这一成果标志着中国在爆震发动机技术方面取得了世界领先地位,堪称一次颠覆性的科技创新。
氢氧旋转爆震火箭发动机的工作原理基于“爆震燃烧”,这是一种物质压力迅速提升并释放的过程,类似于受控的爆炸。在发动机内部,燃料和氧化剂快速混合后,通过起爆装置引发爆震,爆震波以极高速度在燃烧室内旋转传播,释放巨大能量,产生强大推力。其结构简洁,没有复杂旋转部件,降低了发动机重量,提高了推重比,为飞行器带来了卓越性能。
该发动机的热循环效率高达49%左右,远超涡扇发动机的20%-40%,意味着在相同燃料消耗下能产生更多推力,或在相同推力下消耗更少燃料。这种高效燃烧方式使氢氧旋转爆震火箭发动机在高超音速飞行领域展现出巨大潜力,有望助力飞行器突破现有高速极限。
科研人员通过创新材料和结构设计,使发动机能够在高温高压的极端环境下长时间稳定工作,这是发动机实用化的关键一步。这一突破意味着中国七代机搭载爆震火箭发动机不再是遥不可及的梦想,一旦实现,将彻底改变空战规则,带来革命性变化。
爆震发动机家族还包括脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机和斜爆震发动机等类型。脉冲爆震发动机通过在传统航空发动机内外涵道之间加入爆震管来提升推力,受到多国关注。中国在脉冲爆震发动机领域也有显著成就,西北工业大学早在2002年就完成了相关原理实验,并研发出地面演示样机。
斜爆震发动机虽然理论上具有诸多优势,如燃烧效率高、比冲高、总压损失低等,但在实验室条件下难以保持稳定运行。然而,中国在这方面取得了独特进展,JF-22风洞设计师姜宗林表示,中国已经攻克了驻定斜爆震发动机技术,并使飞行器速度达到9马赫,且该发动机已接近实用阶段。
目前,脉冲爆震发动机、旋转爆震发动机等新原理发动机仍处于全球技术验证阶段,主要以高校和科研院所为主,进行新理论、新技术的探索,通过缩比模型试验试飞等,验证研发理论,积累工程经验,为后续研制工作奠定基础。