中國高超音速發動機「突破美國研究遇到的瓶頸」

中國研發出十幾倍音速的高超音速噴氣發動機，研發人員說其意義不亞於人類首次駕飛機升空。報道說研究受到美國論文的啟發。

中國的研究人員說他們製造出飛行速度高達16馬赫的飛機發動機。這種被稱為「站立式斜爆轟衝壓發動機」（sodramjet）的發動機能給商業飛行帶來革命性變化。如果屬實，安裝這種高超音速發動機的飛機能夠在起飛後兩小時內到達世界任何地方。

中國科學院力學研究所姜宗林率領的研究人員11月底在《中國航空學報》發表文章介紹了他們研發的「站立式斜爆轟衝壓發動機」。這種革命性的發動機利用了高超聲速燃燒過程中的「爆轟效應」實現高超音速推進，能夠達到音速的16倍，每秒能夠飛行5.44公里。

研究人員期望憑借這種發動機，實現「重覆使用而且能超越大氣層飛行的飛機從機場跑道水平起飛，然後加速進入地球軌道，再返回大氣層，最後在機場降落。」

發動機「爆轟原理」

在同樣的高超音速飛行狀態下，一般衝壓發動機的強度、燃料效率和穩定性都達不到「站立式斜爆轟衝壓發動機」的水平。

中科院力學所的姜宗林和他的團隊認為超燃衝壓發動機存在設計缺陷。他們發現超燃衝壓發動機達到7馬赫或更高速的時候就幾乎不能產生更多推力，而且燃料消耗過高，超出商業運營能忍受的成本限度。

《南華早報》報道說，姜宗林團隊決定另闢蹊徑，開始在美國宇航局1980年發表的一個理論的基礎上進行研究。

按照論文描述，他們研發的「站立式斜爆轟衝壓發動機」設計簡單，沒有可移動部件，由進氣口，氫燃料噴射器和燃燒室等3部分組成。新設計避免了超燃衝壓發動機超高速飛行時產生的爆波導致發動機燃燒熄滅的問題，而是讓爆波進入燃燒室點爆燃料，保持燃燒不間斷。

報道說，中國科學院的研究團隊在北京完成了風洞試驗。新型發動機在風洞中模擬9倍音速的飛行速度，使發動機的推力，燃油效率和穩定性都得到了驗證。

噴氣發動機家族

美國《大眾力學》雜誌網站刊登的介紹文章說，「站立式斜爆轟衝壓發動機」是衝壓噴氣發動機的一種，這種新型發動機的理論概念形成已經有十多年的歷史。

文章作者卡羅琳•德爾波特（Caroline Delbert）把衝壓發動機和現在普遍使用的渦輪噴氣發動機比作表兄弟的關係。當今的許多商業飛機都使用渦輪風扇噴氣發動機，小型噴氣飛機使用渦輪螺旋槳發動機，這兩種發動機都是渦輪噴氣發動機的不同類型。

目前噴氣發動機、渦扇和渦槳發動機普遍用於大氣層中亞音速的各種商業飛行。而衝壓發動機經過發展演變成為超燃衝壓發動機，能夠達到15倍音速的高速。但高速產生的音爆和燃燒對發動機強度形成考驗，超燃衝壓發動機很難實現其設計潛力。

中國的研究人員認為這種「站立式斜爆轟衝壓發動機」首次為高超音速飛行帶來真正的希望，更進一步向實現全球旅行和太空旅行邁進。

《南華早報》的報道說，姜宗林團隊認為他們的「站立式斜爆轟衝壓發動機」具有里程碑意義，堪比1903年萊特兄弟首次駕飛機飛行和1969年協和式超音速客機首次載人飛行。

商業應用仍然遙遠?

《南華早報》報道引述一位在上海的高超音速氣動研究人員的評論說，中國新型的「站立式斜爆轟衝壓發動機」測試可能很早就已經完成。因為超高音速具有潛在軍事用途，所以該項目處於高度保密當中。《中國航空學報》的相關文章經過「仔細審查」以防發生洩密。

但也有專家認為載人高超音速飛行即使能夠成為現實，也不會很快實現。許多英文報道都引用了以色列導彈防衛機構的負責人，高超音速導彈專家魯賓博士（Uzi Rubin）的評論。他認為中國的新型高超音速發動機設計仍然屬於「試驗性」，其優勢尚待確定。他認為即使這種設計很有前途，也要經過一代人的努力才能進入商業應用。

美國已經研發出高超音速性能優於普通噴氣發動機的高超音速無人機。美國在超燃衝壓發動機研發領域一直處於世界領先地位，但報道說美國的有關研發也遇到了推力不足，燃燒不穩定等技術瓶頸。

從2010-2013年美國多次試驗波音公司製造的「X-51乘波者」（X-51 WaveRider）高超音速無人機。按照美國《航空周刊與空間技術》雜誌報道，「X-51乘波者」在2013年的試驗中以5.1馬赫的速度飛行直至燃油耗盡，持續飛行時間達210秒。