脉冲爆震发动机有多强
脉冲爆震发动机有多强随着德国Me-262战斗机的上天，人类飞机正式进入喷气式时代。从最早的涡喷发动机、到涡扇发动机、再到冲压发动机、超燃发动机。喷气式发动机技术已经非常成熟，也到了瓶颈期。如果人类想更进一步，就需要另辟蹊径，研发新式航空发动机。也正是在这样的时代背景下，脉冲爆震发动机出现了。和喷气式发动机不同，脉冲爆震发动机的原理并不复杂。它的核心就是爆震现象，而爆震现象在汽车发动机中也比较常见。只不过在汽车领域，爆震会损坏汽车发动机。而在航空航天领域，爆震却是求之不得。和正常燃烧不同，爆震产生的脉冲波每秒能达到几千公里时速。而且因为能量释放更加突然、快速，所以脉冲爆震发动机的推重比也比普通涡扇发动机高出1.5倍！载荷高出至少20%。和涡扇发动机需要进气涡扇、加力燃烧室、燃油喷射系统不同，脉冲爆震发动机只需要类似气缸的结构即可。最典型的脉冲爆震发动机，外观很像转轮手枪，每根管的长度为2米，但直径却只有几十公分，这么做就是为了产生爆震现象。然后脉冲波从后端喷出，反作用力推动飞机前进。也是因为结构简单，所以使用同等体积燃料下，搭载脉冲爆震发动机飞机，航程比不搭载的多一倍！这就为实现不加油洲际飞行提供了可能。按照科学家的设想，未来搭载脉冲爆震发动机的飞机，起飞不久就能加速到10马赫。环球飞行也无需空中加油。甚至有专家声称，未来空天飞机搭载脉冲爆震发动机，就可以从地面起飞直飞外太空。当然这种说法还需要考证。既然脉冲爆震发动机性能这么强悍。为什么至今没有量产实用呢？其实这里面主要有三个原因。第一，就是噪音问题，脉冲爆震发动机使用噪音太大。一旦开启，就仿佛有人在你耳朵边放鞭炮。装在导弹上还行毕竟是无人设备，但如果装在民航客机上，恐怕乘客都得失聪一会才行。第二，爆震无法控制，了解爆震现象的人都清楚，爆震本身就不可控。所以一旦脉冲爆震发动机工作，它大概率会一直“爆下去”，直到燃料消耗殆尽。对于飞机来说，如果真是如此，那飞机就会越飞越快，最后就像脱缰的野马一般不受控制。这样飞行员会身处危险之中。第三，航空燃料的混合和喷射，相比汽车燃料的单一，航空燃料有复杂的成分和配比。如果想正常使用爆燃技术，就必须装配一个喷油嘴。将航空燃油打成油雾状，这就需要极其高超的制造工艺才能完成。实际上，除了上述三点外，脉冲爆震发动机还有许多技术难关等待攻克。不过一旦这些难关都被攻克，那脉冲爆震发动机登堂入室也就不远了。
旋转爆震发动机何时能应用
虽然旋转爆震发动机仍需要花费大量精力进一步研究，但无疑，此类发动机是一项着眼未来的重要突破性技术。近期，美国海军空战中心武器部对一款保密中的新型导弹进行测试，这款导弹最大的特点是采用旋转爆震发动机（RED）提供动力，这似乎表明这种推进系统在从概念转化为实用方面取得了重大进展。有关这款新型导弹的细节是在1月份的AIAA技术会议期间出现的，当然，这种武器仍在高度保密当中，其他细节很少被披露。此类机密实用型号项目的出现表示美国国防领域早已进行RDE技术的开发活动，寻求比现有高超声速巡航导弹更小、成本更低的远程武器。RDE集成在导弹上的设想图，可以为中远程导弹提供高效推进。受到多国重视的RDE旋转爆震发动机（RDE）的研究最早起源于20世纪60年代，最早由苏联学者提出。由于该类发动机其只需一次起爆，避免了脉冲爆震发动机（PDE）的很多固有难题，受到了很多国家的重视。RDE在机械结构上很简单，而且其热力学效率可能会有跃迁式的变化，因为燃烧室中进行的是定容燃烧，而不是像传统喷气发动机进行定压燃烧。此外，旋转爆震发动机的燃烧过程可以采用超声速爆轰形式进行，也不是传统喷气发动机中的亚声速燃烧。RDE发动机可实现增压燃烧，而不是传统发动机在燃烧过程中会产生压力损失，这也是该技术的主要优势，理论上可提供高达15%的效率提升。在这方面，RDE也可能比诸如PDE在内的大部分其他形式压力增益燃烧更有效。在RDE中，爆震波围绕两个同轴圆柱体间隙中的环形空间传播，空气燃料混合后被喷射出去，并被前一轮的燃烧所点燃，如果设计得当，原本不稳定的燃烧和点火过程将可自发维持下去。在RDE和PDE之间，过去十年的研究越来越多地指出RDE更适合近期发展成实用推进系统。与PDE相比，RDE只需很少的移动部件和更简单的操作即可有效地进行循环燃烧，而PDE需要在每次脉冲后对爆震室进行吹扫和重新喷射燃料混合空气。早在2011年，欧洲MBDA公司就将RDE作为其未来超声速巡航导弹“英仙座”的动力装置之一。2021年，日本航空航天探索局（JAXA）及其合作机构在离地面约165千米处进行了探空火箭飞行试验，火箭除主发动机外，还包括一台RDE和多台脉冲爆震发动机（PDE），每台发动机均产生了数秒正推力，并可在甲烷/氧气环境下正常工作。JAXA进行的RDE测试，图左侧光环即为前文提到的RDE环形爆震室，正在点火工作。俄罗斯在2016年开展了使用液氧/煤油燃料的RDE样机点火试验，试验共进行了33次，爆震波旋转频率达到约20000赫兹，实现了连续爆震并产生稳定推力。2017年，俄罗斯科学院开展了使用氢燃料的RDE样机风洞试验，试验最大比冲达到了3600秒。美国近些年在RDE上的投入相对更多，且分工清晰、明确。在军方、政府等相关部门的支持下，密歇根大学、普渡大学、阿拉巴马大学、辛辛那提大学等高校主要围绕旋转爆震机理问题开展理论、数值模拟和试验研究；普惠公司、航空洛克达因公司、GE航空等企业主要围绕工程实际开展研究。目前为止，美国已经完成了旋转爆震机理验证、点火试验、RDE代替涡扇发动机燃烧室、探索RDE减少污染物排放等多项关键技术验证
