3月21日，美國總統(tǒng)特朗普宣布美國空軍正在推動第六代戰(zhàn)機F-47的研發(fā)。隨著該項目的公開，對六代機的討論也成為了近期的熱點話題。關(guān)于六代機的發(fā)展，一個焦點問題集中在航空發(fā)動機的突破上。其中，關(guān)于爆震發(fā)動機（也稱爆轟發(fā)動機）的討論尤為熱烈。
從切實的角度來討論，如果全球航空科技延續(xù)目前的發(fā)展趨勢，航空用爆震發(fā)動機至少還需要15—20年，才有可能在尺寸和推力級別較小的800—900千克級戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈上投入實用；至于發(fā)展到大推力級別，時間周期顯然將更長，乃至無法確切預(yù)測。
目前投入使用的發(fā)動機類型如活塞、渦輪、火箭、沖壓發(fā)動機等，在燃燒室中釋放化學(xué)能的方式均為常規(guī)燃燒，燃燒反應(yīng)產(chǎn)生的能量向周圍傳導(dǎo)擴散，火焰速度一般在每秒幾米到十幾米不等。而爆震發(fā)動機的燃燒機理，則是以爆炸為核心的自增壓燃燒，能量傳播是通過爆炸反應(yīng)形成的強烈激波作為媒介實現(xiàn)的，火焰速度上限可以達到每秒幾千米。
蘇-30MKI只能攜帶射程縮水的2.5噸級空射版“布拉莫斯”。
如果裝備連續(xù)爆震發(fā)動機，那么F/A-18E/F一次攜帶4枚與“布拉莫斯”基本型打擊能力相當(dāng)?shù)膶?dǎo)彈。
因此，對比目前的發(fā)動機，理論上，爆震發(fā)動機能夠以更小的體積和重量，提供高得多的熱效率和輸出功率。這是根植于其燃燒機理的優(yōu)勢。以俄印聯(lián)合研發(fā)的“布拉莫斯”導(dǎo)彈為例，在同等飛行速度、戰(zhàn)斗部重量和射程的前提下，應(yīng)用爆震發(fā)動機的巡航導(dǎo)彈，重量和尺寸可以從3.0噸/8.4米，縮減到0.8噸/5米。
RTX公司公開的連續(xù)爆震發(fā)動機導(dǎo)彈概念圖，體現(xiàn)了緊湊的進氣道/發(fā)動機尺寸和環(huán)形燃燒室。
早期，爆震發(fā)動機的研究方向主要集中在長管狀燃燒室的脈沖爆震，希望依靠高頻點火和多管并聯(lián)設(shè)計來實現(xiàn)穩(wěn)定、持續(xù)的較大推力。但研究人員不久后就發(fā)現(xiàn)，由于點火頻率難以提高等原因，該路線前景不明。目前，爆震發(fā)動機的主要研究方向是旋轉(zhuǎn)爆震（也稱為連續(xù)爆震發(fā)動機），其典型設(shè)計是制造一個環(huán)形燃燒室，使初次引爆燃料形成的激波在環(huán)形燃燒室里不斷循環(huán)，以每秒幾千到幾萬次的頻率，引爆后續(xù)所有噴注的燃料形成自持燃燒，類似倉鼠跑籠子。
說起來簡單，但工業(yè)中實現(xiàn)并不容易。目前爆震發(fā)動機面臨的最大難題是其連續(xù)穩(wěn)定燃燒的技術(shù)難度要遠(yuǎn)高于超聲速燃燒的沖壓發(fā)動機。由于燃燒與爆炸同時共存，耦合干擾，燃料在空間內(nèi)分布不均，會形成局部的富燃貧燃區(qū)域等一系列問題，會使得點火過程有巨大的不確定性和不可控性。因此科研試驗工作中，不僅爆震的自持狀態(tài)難以達成，而且達成后也極其脆弱。
就連如何實現(xiàn)對爆震過程的高精度觀測，也依然是目前發(fā)動機領(lǐng)域需要重點突破的難題。因為爆震流場作為高溫、高壓、高速流動的瞬態(tài)流場，變化速度極快，周期性循環(huán)時間非常短，這導(dǎo)致它的詳細(xì)物理參數(shù)和內(nèi)部流場的三維顯示難以通過實驗方法取得。因此，計算機數(shù)值模擬是現(xiàn)階段對于連續(xù)爆震波傳播機理研究的最主要手段。
也就是說，目前科技界對爆震發(fā)動機的相關(guān)研究成果很大程度上是建立在有限統(tǒng)計和猜測上的。也因此，目前最接近實用化的成果，是停留在實驗室中的小型原理樣機，而且離不開對反應(yīng)活性高的燃料的依賴（特別是氫氣）。在這些限制條件下，相關(guān)實驗才能實現(xiàn)相對穩(wěn)定的持續(xù)燃燒，獲得較好的性能數(shù)據(jù)。
基于氫氧燃料摻混的爆震發(fā)動機未來大概率會發(fā)展為航天器的火箭爆震動力。但對于巡航導(dǎo)彈和飛機，實用化的發(fā)動機大概率依然必須使用常溫、液態(tài)的烷烴類燃料，或類似“流星”導(dǎo)彈，使用固態(tài)燃料貧氧燃燒后生成的富燃燃?xì)狻?/p>
在現(xiàn)階段的爆震發(fā)動機研究中，燃料從氫氣更換為氣態(tài)的甲烷和乙烯等小分子碳?xì)浠衔锖螅捎谒璧钠鸨芰亢头磻?yīng)空間更大，常會出現(xiàn)火焰?zhèn)鞑ニ俣润E然降低，甚至頻繁熄爆的現(xiàn)象。而液態(tài)航空煤油這一類低活性的燃料，如果要維持持續(xù)的爆震燃燒，更是機理不明且難以實現(xiàn)。
在核心的燃燒原理和燃料屬性問題之外，爆震發(fā)動機還面臨著很多其他工程領(lǐng)域的困難。比如，人們研制爆震發(fā)動機的目的是以更小的體積和重量提供極大的功率，這意味著大量熱量要極短時間內(nèi)釋放在非常狹小的空間里，該過程所造成的熱負(fù)荷會遠(yuǎn)超任何目前投入使用的發(fā)動機。
根據(jù)現(xiàn)有氫氧混合燃料試驗的測試數(shù)據(jù)，爆震波的溫度可以達到3000k，燃燒室結(jié)構(gòu)承受的熱流量更高達12000—17000kW每平方米。因此，該使用怎樣的材料、怎樣的熱管理設(shè)計，才能讓緊湊化的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)耐受這樣的高溫環(huán)境？是橫亙在各國發(fā)動機科研界的巨大挑戰(zhàn)。
多涵道化設(shè)計的變循環(huán)發(fā)動機。
客觀來說，未來連續(xù)爆震發(fā)動機必然要經(jīng)歷“由小而大”的長期過程：首先在導(dǎo)彈發(fā)動機等成本較低的小型動力系統(tǒng)中獲得應(yīng)用，并得到驗證，然后逐步放大尺寸和推力等級，并被整合到中大型的渦扇或火箭等發(fā)動機產(chǎn)品上，最終推動飛機、火箭的動力系統(tǒng)實現(xiàn)能力提升。從這個角度來說，連續(xù)爆震發(fā)動機短期內(nèi)必然難以匹配六代機項目。
盡管如此，當(dāng)前大多數(shù)的實用化發(fā)動機，尤其是渦輪燃機，工程基礎(chǔ)理論很成熟，核心部件的設(shè)計和制造在反復(fù)迭代中，其性能已經(jīng)趨近可實現(xiàn)的理論極限。因此，研究連續(xù)爆震發(fā)動機的意義毋庸置疑，該領(lǐng)域也已經(jīng)成為全球航空強國突破當(dāng)下科技桎梏、發(fā)力前沿科技的重要領(lǐng)域。
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