什么是旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)？
有人說這相當(dāng)于把一個(gè)汽車引擎換成了連續(xù)引爆的炸彈，速度和效率自然不可同日而語。
所謂旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，其精髓就在于兩點(diǎn)，一個(gè)是“旋轉(zhuǎn)”，一個(gè)是“爆震”。
其實(shí)，爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的概念并不難理解，小學(xué)二年級(jí)就能聽懂。
目前，人類所有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，都是采用緩燃的燃燒方式。
所謂緩燃，就是像篝火一樣溫和的燃燒。
燃燒波對(duì)外的擴(kuò)散速度通常只有每秒幾厘米到幾十米，壓力變化不大，燃燒釋放的熱量主要轉(zhuǎn)化為體積膨脹做功，屬于等壓燃燒。
另一種是爆震，就像炸藥爆炸一樣。
燃燒以激波的方式進(jìn)行超音速傳播，可以瞬間釋放大量能量，產(chǎn)生瞬時(shí)高壓脈沖。
爆震屬于等容燃燒，燃燒釋放的熱量會(huì)導(dǎo)致溫度和壓力急劇升高，但容積保持不變。
等容燃燒的熱效率可以達(dá)到50%以上，而等壓燃燒的熱效率在30%～40%，更高的效率就意味著可以節(jié)省更多燃料。
然而，與緩燃相比，爆震燃燒觸發(fā)難度高, 脾氣暴躁，不太可控，人們對(duì)其機(jī)理的掌握和認(rèn)知還不太充分。
研究者們嘗試了多種基于爆震的推進(jìn)方式，比如有一種簡單的，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。
它有一根長長的管子，一端帶有進(jìn)氣閥和火花塞，進(jìn)氣閥噴射混合氣體，點(diǎn)燃后，引發(fā)亞音速爆燃并在燃燒室內(nèi)延燒。
隨著壓力和溫度的迅速升高、燃?xì)馇熬壊粩嗉铀俨⒆罱K引發(fā)爆震，從而產(chǎn)生推力。
通過調(diào)整點(diǎn)火時(shí)間，可使它的工作頻率達(dá)到10～100hz。
雖然脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，省去了大量活動(dòng)部件，但它仍有不少技術(shù)難點(diǎn)。
比如爆震波瞬時(shí)的高溫和高壓對(duì)燃燒室壁面沖擊大，容易導(dǎo)致疲勞裂紋。
每次循環(huán)時(shí)，都需要將燃料重新混合，而且混合比例非常敏感，如果比例不正確只會(huì)引起緩燃，導(dǎo)致其推力的不穩(wěn)定。
最關(guān)鍵的是，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是不連續(xù)的，那該怎么解決呢？
有朋友可能會(huì)注意到，脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)在工作的時(shí)候，特別像冒藍(lán)火的加特林。
而加特林機(jī)槍之所以能實(shí)現(xiàn)高速連發(fā)，就在于多管旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。
所以，我們可以設(shè)計(jì)多個(gè)燃料噴口，將它們安置在一個(gè)環(huán)形燃燒室中，這就是旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)。
當(dāng)然了，和加特林不同，那些位于環(huán)形基座上的噴口可不會(huì)像加特林槍管那樣旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的是爆震波。
在第一次點(diǎn)火起爆后，爆震波會(huì)沿著柱體的環(huán)形表面向外擴(kuò)散。
此后，其余噴口會(huì)依次噴出混合燃料，它們會(huì)在前一次爆震的高溫高壓下繼續(xù)產(chǎn)生爆震，從而形成可以自我持續(xù)的旋轉(zhuǎn)爆震波。
這種巧妙的設(shè)計(jì)，使旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)只需要點(diǎn)火一次，便可形成自主循環(huán)。
據(jù)悉，這些爆震波的傳播速度高達(dá)3-6馬赫，在千分之一秒內(nèi)就可以繞著環(huán)形燃燒室旋轉(zhuǎn)一圈，其工作頻率高達(dá)1-10千赫茲。
如果旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)成熟并成功應(yīng)用，其搭載的飛行器將具有更高的熱效率。
以氫氣作為燃料為例，燃?xì)廨啓C(jī)的熱效率為36.9%，而旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率則高達(dá)59.3%。
當(dāng)它與超然沖壓技術(shù)相結(jié)合后，其飛行速度可達(dá)到5～15馬赫，而且還可以降低燃料消耗。
從紐約到上海，只需要2小時(shí)，顛覆現(xiàn)有航空業(yè)。
如果將其應(yīng)用在太空推進(jìn)上，會(huì)有更高的比沖，達(dá)到400～500秒，到時(shí)候，火箭就可以少裝載一些燃料，從而搭載更多物資和人員。
目前，旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的研究主要集中在中美兩國。
日本、俄羅斯和歐洲也開展了相關(guān)探索，但技術(shù)成熟度和應(yīng)用深度存在顯著差異。
2023年，NASA就通過3D打印技術(shù)造出了全尺寸旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，并完成了長達(dá)251秒的連續(xù)測試，產(chǎn)生了2630公斤的推力。
2024年年底，由北京航天動(dòng)力研究所研制的氫氧旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，完成了長時(shí)熱試驗(yàn)，突破了氫氧旋轉(zhuǎn)爆震燃燒室的熱防護(hù)技術(shù)。
所謂氫氧旋轉(zhuǎn)爆震火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，就是一種以液氫和液氧為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，是運(yùn)載火箭最重要的組成部分。
而就在氫氧旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)官宣的當(dāng)天，中國試飛了兩款六代機(jī)。
雖然官媒并沒有透露多少信息，但從網(wǎng)上的視頻來看，成飛的六代機(jī)是有三臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的，這上面是否搭載了爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，我們不得而知。
我國研究新型武器的路線是：生產(chǎn)一代、試制一代、預(yù)研一代、探索一代。
究竟是哪款戰(zhàn)機(jī)能搭載爆震發(fā)動(dòng)機(jī)，那就看廣大煙民的努力了！
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