國產(chǎn)凌云超燃沖壓發(fā)動機驗證飛行器

8月2日，2019年國家杰出青年公布，來處國防科技大學(xué)孫明波博士因為在超聲速燃燒領(lǐng)域杰出成熟在列。表明國產(chǎn)超燃沖壓發(fā)動機取得了突破性進展。

眾所周知，超燃沖壓發(fā)動機是高超聲速巡航飛行器主動力系統(tǒng)，而超燃沖壓發(fā)動機關(guān)鍵就是超聲速燃燒。所謂超燃沖壓發(fā)動機就是超聲音燃燒之意，高速氣流沒有減速直接沖進發(fā)動機燃燒室，然后與燃燒混合燃燒，美國人曾經(jīng)這樣形容它的難度“在颶風(fēng)之中點燃一根火柴，還要讓它穩(wěn)定燃燒”。各國和地區(qū)普遍認為超燃沖壓發(fā)動機水平高低直接決定高超聲速巡航飛行器水平，而超聲燃燒水平?jīng)Q定著超燃沖壓發(fā)動機的水平，重要性可見一斑。

美國X-51A超燃沖壓發(fā)動機驗證飛行器

美國和澳大利亞聯(lián)合進行的HIFiRE超燃沖壓發(fā)動機計劃

從全球范圍來看，美國曾經(jīng)在超燃沖壓發(fā)動機領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，先后發(fā)展了多個超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)驗證項目。我們最熟悉就是X-51A驗證機，另外美國還與澳大利亞聯(lián)合進行了低成本HIFiRE超燃沖壓發(fā)動機計劃。不過這些項目進展均不太順利，先后遭遇多次失敗，顯示美國在這個領(lǐng)域遇到了瓶頸。

相比較之下，中國在這個領(lǐng)域異軍突起，尤其是超燃沖壓發(fā)動機領(lǐng)域取得了長足進展。讓全球為之矚目，美國航空航天刊物專門介紹了中國相關(guān)項目成就。這些成就顯然是以孫明波博士為代表廣大科技人員辛勤工作的結(jié)果，從相關(guān)資料來看，美國在超燃沖壓發(fā)動機可能就是卡在超聲速燃燒這一塊。前面說過，如何讓發(fā)動機在高速氣流之中穩(wěn)定工作是關(guān)鍵，各國和地區(qū)技術(shù)人員想出了各種辦法。美國人提出解決方案是在燃燒室采用凹腔來降低高速氣流對于燃燒的影響。不過美國采用的是單凹腔結(jié)構(gòu)，主要是考慮降低燃燒室結(jié)構(gòu)難度，控制發(fā)動機成本和重量，不過產(chǎn)生的問題就是效果并不理想。中國技術(shù)人員則采用了雙凹腔結(jié)構(gòu)來提高燃燒穩(wěn)定性，根據(jù)試驗結(jié)果，中國技術(shù)員發(fā)現(xiàn)增加凹腔個數(shù)可以有效增加燃燒室的穩(wěn)焰范圍;某一特定位置的凹腔對特定噴注位置燃燒室實現(xiàn)穩(wěn)焰有不可或缺的作用。此舉雖然讓燃燒室結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，難度增加，不過提高了燃燒穩(wěn)定性，從而讓超燃沖壓發(fā)動機能夠更加可靠、穩(wěn)定工作。一舉突破了超燃沖壓發(fā)動機這個關(guān)鍵技術(shù)。

凌云超燃沖壓發(fā)動機可能采用了雙凹腔結(jié)構(gòu)增加燃燒穩(wěn)定性

超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)突破，為國產(chǎn)高超聲速巡航導(dǎo)彈掃清了障礙。2018年國產(chǎn)凌云超燃沖壓發(fā)動機驗證飛行器公開亮相，海外資料普遍認為它應(yīng)該與美國和澳大利亞聯(lián)合發(fā)展的HIFiRE超燃沖壓發(fā)動機相當(dāng)或者相近，都是一種低成本、經(jīng)濟性技術(shù)發(fā)展項目。在它的基礎(chǔ)上可以發(fā)展國產(chǎn)高超聲巡航導(dǎo)彈，從相關(guān)資料來看，國內(nèi)近期發(fā)展重點也放在普通航空煤油為燃燒的超燃沖壓發(fā)動機上面，目的可能就是減少后勤保障方面難度，為戰(zhàn)役/戰(zhàn)術(shù)運用創(chuàng)造有利條件。當(dāng)然航空煤油為燃燒的超燃沖壓發(fā)動機速度也有上限，只有采用液氫為燃料的超燃沖壓發(fā)動機才能達到10馬赫以上。不過液氫制備、儲存要求都非常高，運用受到限制。

高超聲速巡航導(dǎo)彈正在向我們走來

對于全球航空航天行業(yè)來說，21世紀(jì)是高超聲世紀(jì)已經(jīng)是一個共識。以孫明波博士為代表科技人員辛勤努力，讓我們在新世紀(jì)競爭之中占據(jù)一席之地。從這個角度來講，他獲得杰出青年可謂實至名歸。