最近,军事领域有一个新词引起了广泛关注——爆震发动机。要是这种技术真正成熟,那不只是上海到纽约的飞行时间能缩短到两个小时,连我们未来的六代机都有望装配上仿佛来自外星的强劲动力核心。美国方面已经在试飞一种旋转爆震火箭发动机,而中国重庆的一家民营企业也成功研发出了一款能达到4马赫速度的筋斗云验证机。今天,我们就深入探讨一下,这种以爆炸为动力源的发动机究竟有多么惊艳,并且看看中国在这方面有什么坚实的技术实力。六代机是否有可能以“爆震”作为其新名号呢?
首先,来了解一下爆震发动机的起源和原理。传统的发动机就像是在一个煤球炉里烧煤,燃烧过程缓慢且需要不断添加燃料,而爆震发动机则不同,它利用爆炸产生的冲击波为动力,这种冲击波的威力甚至超过猛烈的台风,能瞬间推动飞机高速前进。可以将其比作骑自行车与乘坐火箭的差别——西北工业大学早在20年前就开启了对两相脉冲爆震技术的研究,清华大学在去年试飞的清航叁号更是令爆震波在环形燃烧室内循环,犹如为发动机装上了一个“永动机”。
那么,爆震发动机为何能实现仅需两小时便抵达纽约呢?从数据来看便可一目了然:传统涡扇发动机的热效率仅为27%,而爆震发动机的效率则跃升至49%。美国NASA所测试的旋转爆震火箭发动机推力达到5800磅,而我们重庆的筋斗云400S在推重比上表现得更加突出,其1.9米的机身能够提供高达4000N的推力。换算成商用飞机的速度,理论上能够突破16马赫,而上海与纽约之间的12000公里距离也就不再是问题,按一下油门即可到达。
不过,爆震发动机最引人注目的应用仍然是军事方面。为了实现有效的制空能力,六代机需要具备20马赫的冲刺速度才行。在美国的六代机设计中,自适应变循环发动机的推重比目标直指15-20,而我们研制的斜爆震发动机在风洞实验中已成功让爆震波稳定地留在燃烧室内。去年在珠海航展上曝光的组合循环旋转爆震动力系统,其15马赫的指标让外媒目瞪口呆——假如安装在六代机上,关岛基地的雷达甚至来不及启动便可能发现我们的战机已经在头顶盘旋。
尽管美国目前在大肆宣传他们的成就,但实际上我们手中握有三张王牌:中科院成功实现斜激波爆震燃烧状态的全球首次测试,重庆的民企则将爆震发动机成功装载在苏-34无人机上,更值得一提的是,氢氧旋转爆震发动机连续燃烧了251秒。这些实打实的技术进展,显然比美国单纯展示PPT的方式要来得有效与可信。爆震发动机最具挑战性的不在于点火,而是如何控制爆炸波在燃烧室中稳定循环,而我们在三维连续旋转爆震技术领域已经成功解决了这个难题。