通用電氣航空（GE Aerospace）與洛克希德·馬丁公司近日宣布，雙方已成功聯(lián)合演示一種新型液體燃料旋轉(zhuǎn)爆震沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（RDRJ），試圖通過(guò)這一全新推進(jìn)系統(tǒng)與戰(zhàn)術(shù)進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)當(dāng)前高超聲速飛行在效率上的“缺口”，推動(dòng)高超聲速武器向更高效、更可量產(chǎn)方向發(fā)展。

報(bào)道指出，高超聲速飛行被視為自1947年人類(lèi)突破音障以來(lái)推動(dòng)飛行包線的又一次重大跨越，而旋轉(zhuǎn)爆震技術(shù)則被視為推進(jìn)領(lǐng)域的“量子飛躍”；如今二者結(jié)合，意味著相關(guān)技術(shù)已從早期的可行性驗(yàn)證階段邁向工程化優(yōu)化階段，工程師開(kāi)始將效率問(wèn)題置于核心位置。 能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)5倍音速的飛行，在軍民領(lǐng)域都具有巨大潛力，但現(xiàn)有技術(shù)仍有諸多待改進(jìn)之處，其中以采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)的高超聲速導(dǎo)彈在效率方面的短板尤為突出。

文章介紹，傳統(tǒng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)本質(zhì)上是一種幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其并不依靠渦輪機(jī)械壓縮進(jìn)氣，而是利用自身高速前向運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的動(dòng)壓將空氣壓縮后送入燃燒室。 然而，要讓此類(lèi)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正常點(diǎn)火工作，飛行速度通常至少要達(dá)到馬赫3，這意味著導(dǎo)彈或飛行載具在初始階段必須依賴體積龐大、推力強(qiáng)勁的火箭助推器將其加速至點(diǎn)火速度。

為破解這一難題，GE與洛馬計(jì)劃采用旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)在導(dǎo)彈飛行早期提供加速，通過(guò)在一段開(kāi)放圓柱通道內(nèi)維持一股以超音速傳播的燃料爆轟波，使其在通道內(nèi)環(huán)形循環(huán)，同時(shí)持續(xù)注入燃料與水，實(shí)現(xiàn)自持的高壓燃燒循環(huán)。 這種結(jié)構(gòu)可在燃燒過(guò)程中維持壓力，而非像傳統(tǒng)燃燒室那樣依賴亞音速火焰面，從而顯著提升能量利用效率。

根據(jù)介紹，這類(lèi)旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)相比常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)效率可提升約25%，由此可顯著縮小體積和重量。 更重要的是，它能夠在亞音速條件下工作，并可通過(guò)構(gòu)型與流道調(diào)節(jié)，在超音速條件下充當(dāng)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，在高超聲速條件下則切換為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（scramjet），從而大幅降低所需火箭助推器的規(guī)模。 設(shè)計(jì)上的簡(jiǎn)化意味著未來(lái)有望出現(xiàn)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、成本較低、可大規(guī)模生產(chǎn)的高超聲速導(dǎo)彈。

在這項(xiàng)聯(lián)合演示中，洛克希德·馬丁的關(guān)鍵貢獻(xiàn)是其為雙模沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)（DMRJ）設(shè)計(jì)的高速戰(zhàn)術(shù)進(jìn)氣道，該進(jìn)氣道可與旋轉(zhuǎn)爆震核心進(jìn)行匹配，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同速度范圍內(nèi)在沖壓與超燃沖壓兩種模式間切換。 這一進(jìn)氣系統(tǒng)同時(shí)瞄準(zhǔn)了爆震發(fā)動(dòng)機(jī)在不同高度工況下工作適應(yīng)性差這一長(zhǎng)期難題，通過(guò)調(diào)諧進(jìn)氣與爆震波場(chǎng)的耦合，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在多高度、多馬赫數(shù)環(huán)境中維持工作，但其背后需要極其復(fù)雜的計(jì)算流體力學(xué)分析來(lái)管理高度復(fù)雜的激波結(jié)構(gòu)。

洛馬先進(jìn)項(xiàng)目副總裁兼總經(jīng)理蘭迪·克賴茨表示，經(jīng)過(guò)兩年的內(nèi)部投入，這次演示證明了協(xié)作、創(chuàng)新與共同承諾的力量，目標(biāo)是在“相關(guān)性速度”上向戰(zhàn)斗人員交付負(fù)擔(dān)得起的作戰(zhàn)能力。 他稱(chēng)，這種緊湊型沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)方案凝聚了洛馬在沖壓進(jìn)氣道設(shè)計(jì)方面的專(zhuān)長(zhǎng)，可在極端速度下提供更遠(yuǎn)射程，公司致力于在威脅環(huán)境日益激烈的背景下，為美國(guó)高超聲速能力提供更先進(jìn)的推進(jìn)系統(tǒng)。

據(jù)介紹，此次演示項(xiàng)目以洛克希德·馬丁官方發(fā)布為信息來(lái)源，顯示美軍在高超聲速武器領(lǐng)域正在從單純追求高速度轉(zhuǎn)向在速度、射程、成本與規(guī)?；a(chǎn)能力之間尋求新的平衡，而旋轉(zhuǎn)爆震沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與新一代戰(zhàn)術(shù)進(jìn)氣道的結(jié)合，被視為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵路線之一。