中国科学家开发出16马赫斜爆震发动机重新定义航空极限

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2025-02-27 12:12:02 观察者网

中国科学家成功测试了全球首台使用标准航空煤油的斜爆震发动机，飞行速度可达16马赫，相当于时速20000公里。这项成果标志着高超音速推进领域可能迎来重大变革，有望重新定义航空和航天旅行的极限。

位于北京的JF12激波风洞能够模拟40公里以上高空的高马赫数飞行条件。中国科学院的研究人员在其中进行了一系列实验，使用常见的商用煤油RP-3喷气燃料，成功实现了持续的斜爆震波。研究表明，该发动机的燃烧速率比传统的超音速燃烧冲压发动机快1000倍，且能在6马赫至16马赫之间的范围内运行，这是传统吸气式发动机难以达到的。

这项科研技术是中国一项宏伟计划的一部分，如果将斜爆震发动机应用于军事，将催生出新一代高超音速导弹、无人机甚至轰炸机，这些武器将具有超长射程和低运营成本，能使解放军在未来战争中占据显著优势。

超音速燃烧冲压发动机需要庞大的燃烧室，在高马赫数下存在熄火风险。而斜爆震发动机通过在燃烧室壁上巧妙地放置一个5毫米凸块，可以诱导出自我维持的“爆震”，这是一种由超高速冲击波驱动的爆炸，在微秒级时间内即可完成燃烧。在9马赫的速度下，测试显示爆炸点的压力峰值达到了环境水平的20倍，这表明该发动机能够在大多数超音速燃烧冲压发动机几乎无法工作的速度范围内产生相当大的推力。

由于所需功率巨大，风洞仅支持50毫秒的持续运行，但这对于研究人员全面了解发动机点火和自我维持冲击波推进的全貌已经足够。与超音速燃烧冲压发动机设计相比，这种新发动机的燃烧室缩短了85%，可以显著减轻飞机的重量并延长飞行距离。

数十年来，高超音速发动机一直依赖氢气或乙烯作为燃料，虽然这些燃料点火迅速，但存储要求不切实际。RP-3煤油虽然能量密度更高，但其点火延迟时间过长，使得发动机在飞行中途启动极为困难。中科院研究团队通过在点火前将燃料-空气混合物预压缩至3800开尔文（约合3527摄氏度），引入一个小凸块以产生局部“热点”来触发链式反应，并使用翼形支柱加速燃料分散，从而解决了这一难题。

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