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字越少，事越大？清华航天的旋转脉冲爆震发动机，究竟有多厉害？
2022-01-24 22:00:35 来源: 星辰大海路上的种花家 举报
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“2022年1月24日11点30分，清华大学航天航天学院启动与实施实验室新型飞行试验，
试飞成功。试验初试能力，在新型动力装置的自主研发与工程实现能力上，领域跻身世
界前列。”
对于其原理解释，新闻中还附上了一段说明：
“一级火箭分离后，将级发动机供油到燃油高度和加速。煤油雾化喷燃烧室，工作系统
顺利启动，燃烧室进入航空燃烧状态，发动机获得持续推动力，试验进入圆满成功。”
估计大家也是看得云里雾里，不过好在附上了一个视频说明其过程，能让我们管中窥豹
，可见一斑，如下图：
那么这种发动机究竟性能如何？到底能干啥用，又有什么意义呢？
究竟有哪些类型的发动机？
对各种发动机类型比较了解的朋友，估计心里应该有数了，尽管视频中半个字没说发动
机类型，但从公布的画面来看，看起来像是一种冲压发动机，因为它的结构非常明显，
还很像是一种轴对称冲压发动机。
冲压发动机是什么鬼？
我们知道的飞行器动力大致有螺旋桨飞机和喷气式飞机，早期和小型民用的大都是螺旋
桨发动机，但军用和现代大型客机基本都是喷气式。
一般的喷气式发动机有两种类型，一种涡轮喷气也就是俗称的窝涡喷，还有一种则是涡
轮风扇发动机，叫做涡扇，两种发动机最大的区别是涡扇有一个外涵道，也就是说除了
后面喷气以外，涡扇前面还带一个大风扇吸入大量空气增加推力。
涡轮喷气发动机
由于额外的风扇，涡扇发动机要比涡喷推重比大很多，燃油也更节省，因此大型客机和
现代高性能发动机用的都是涡扇，涡喷发动机差点就死翘翘了，因为它耗油，推力还不
高。
涡轮风扇发动机，请注意外涵道
超音速领域：涡扇是个负担，涡喷有了用武之地
涡扇发动机推重比大，省油，但它前面有个大风扇，涵道比大，阻力也大，因此在超过
音速后这个发动机前面的大风扇逐渐成为累赘，到了2倍音速时涡扇发动机几乎就已经
到了极限。
涡喷发动机的小涵道比就成了优势，省油不再高超音速领域第一个考虑的问题，首先是
如何实现高超音速，因此在2-3倍以上的喷气式发动机，早期是涡喷发动机，现在是变
循环发动机和冲压发动机。
3倍音速的SR-71发动机的几种工作模式
SR-71
变循环发动机就是可以改变涵道比，避免在3倍音速以上时阻力增加大于推力增加，以
在高音速条件下获得更好的性能。
神奇的冲压发动机：没有转动部件
无论是涡喷还是涡扇以及变循环发动机，其发动机都是多级压气机（低压压气机、高压
压气机），到最后还有燃烧室和高压涡轮以及加力燃烧室，结构非常复杂，但冲压发动
机不一样，只有一个调节压缩比的鼻锥，之后就是燃烧室，结构简单到发指。
但冲压发动机有一个缺点，无法在亚音速状态下启动，它只能由另一种发动机推进到超
音速，然后再启动冲压发动机，之后的状态也只能一直处在超音速状态，否则就熄火开
不起来了。
使用了冲压发动机的导弹
而且从超音速继续提高到高音速状态时，燃烧室又不一样了，涡扇、涡喷与一般的冲压
发动机，燃烧室内的气流从前方的吸气的超音速经过压缩后速度都是亚音速，燃料喷入
点燃传播时仍然能保持稳定燃烧，到到了5-6倍以上时，即使经过压缩其气流也是超音
速状态。
这种状态下的冲压发动机称为超燃冲压发动机（燃烧室内气流为亚音速的为亚燃冲压发
动机），在超音速状态下点燃燃料，这难度实在太高了，因此到现在为止，超燃冲压发
动机保持长时间稳定燃烧一直就是个难题。
脉冲爆震发动机：另辟蹊径
其实脉冲爆震发动机出现很早，结构比冲压发动机还简单，各位有兴趣的朋友自己都可
以用几根管子做一个脉冲爆震发动机，它的优势实在是太明显了！
涡喷、涡扇以及冲压发动机利用的都是燃料的持续稳定燃烧，或者称为爆燃，而脉冲爆
震发动机使用得则是爆轰方式，燃料在空气中雾化后爆炸产生的爆震波向后喷出推进作
为动力。
它的燃料利用率极高，排气速度因为爆轰波传播速度，轻松达到数千米/秒，而且在0速
度下即可发动，另外它也没有速度限制，从零速度到高超音速，它是一种相当理想的发
动机。
只会很可惜的是这种发动机门槛低，但要提升其性能却难度比其他类型的发动机要高得
多，比如燃料-空气混合物点火时处于爆燃状态，如何向爆震状态转变，如何频繁触发
爆震状态，并且爆震发动机需要长期保持20~100HZ频率运行，难度很大。
而旋转爆震模式则不一样，在一个环形燃烧室内可以在周期性触发爆震状态，其频率受
到燃料喷管数量控制，后续稳定的爆轰波输出也可以被高压涡轮捕获，却有一个问题非
常麻烦，旋转爆震优势很大，但燃烧室工作比涡扇或者涡喷的高压燃烧室要恶劣得多，
材料要求近乎变态，还有爆轰波可能逆向冲击进气口，理论基础仍然处在摸索状态。
到底是什么类型的发动机？
我们先来看看清华大学航天航天学院官网上介绍研究的是什么内容：
连续旋转爆震及爆震推进
开展连续旋转爆震及其发动机（RDE）的数值模拟和实验研究工作。实验室建有系统的
连续旋转爆震、爆转爆震（DDT）过程研究实验台，对连续旋转爆震的稳定工作范围和
关键因素有较为深刻的认识，已成功实现稳定连续旋转爆震火箭发动机、涡轮发动机的
地面试车。
目前申请国家发明专利获批10项。
估计各位也是看明白了，就是连续旋转爆震及爆震推进，前半句说的是研究连续旋转发
动机，后半句说的是用这种发动机来推进飞行器。
从活塞发动机到顶尖的变循环发动机，人类科技大概走了一百多年，我们的涡扇发动机
与美英顶尖的发动机还有距离，但连续旋转你的脉冲爆震发动机，大家却几乎处在同一
个水平线上，而且这种发动机一旦成熟，它是与地面音速、高超音速通吃的。
那么清华大学航天航天学院水平究竟如何呢？
已成功实现稳定连续旋转爆震火箭发动机、涡轮发动机的地面试车。”
请注意这个描述，而1月24日的测试就是就是结合了这种发动机的火箭，由固体火箭将
其推进到高空后点燃旋转爆震发动机，测试其在超音速状态下的点火性能：
在2022年1月24日临近中午时分，火箭成功点火，由两级火箭接力，把新型发动机送到
预定的高速和速度，然后最顶端的新型发动机点火成功，并稳定工作，试验取得了圆满
成功。
这是非常值得庆贺的一件事，种花家对高超音速发动机非常感兴趣，多年前曾经全网寻
找旋转爆震发动机的资料，但仅仅只有部分理论，而在今天，清华大学航天学院居然研
制出了样机并且实地测试成功，能不激动吗？
这种发动机到底能干啥？又有什么意义？
说得简单点，这个发动机是直接冲着空天领域去的，此前我们在设想的空天飞机是涡喷
+压燃冲压+超燃冲压结合的，再牛逼的也需要涡喷+冲压（压燃超燃通吃）两种，但空
天飞机同样非常在意重量，两种发动机，前者结构复杂，后者结构倒是简单，但无法零
速度启动。
多种发动机结构复杂，安全系数也低，并且超燃冲压发动机也难以稳定燃烧，难度还是
太大了。
而现在的旋转爆震发动机获得突破性进展，未来的空天领域至少我们已经拔得头筹，一
旦空天飞机获得突破，未来的火箭发动机就拜拜了，进入近地轨道的成本会有现在的上
万美元一千克，下降到几百美元甚至更低的成本，只要真正达到低成本进入近地轨道的
条件，人类的太空时代才会真正到来。 |
f***y
发帖数: 4447 | |
z*****n
发帖数: 36 | 3 根据这个说法，以后马斯克的火箭就没用武之地了。但是这次试验依然需要先用火箭发
动机把载具送到高空，再启动新发动机。这违反了它的初衷
[在 foofy (不才) 的大作中提到：]
:以后飞机直接飞太空 |
f***y
发帖数: 4447 | 4 没用
【在 z*****n 的大作中提到】
: 根据这个说法，以后马斯克的火箭就没用武之地了。但是这次试验依然需要先用火箭发
: 动机把载具送到高空，再启动新发动机。这违反了它的初衷
: [在 foofy (不才) 的大作中提到：]
: :以后飞机直接飞太空
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a***n
发帖数: 1993 | 5 原来这次试验的是rde啊，我说一个冲压有什么可报道的呢
【在 f***y 的大作中提到】
: https://www.163.com/dy/article/GUGQJ4D305322ICO.html
: 字越少，事越大？清华航天的旋转脉冲爆震发动机，究竟有多厉害？
: 2022-01-24 22:00:35 来源: 星辰大海路上的种花家 举报
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: 分享至
: “2022年1月24日11点30分，清华大学航天航天学院启动与实施实验室新型飞行试验，
: 试飞成功。试验初试能力，在新型动力装置的自主研发与工程实现能力上，领域跻身世
: 界前列。”
: 对于其原理解释，新闻中还附上了一段说明：
: “一级火箭分离后，将级发动机供油到燃油高度和加速。煤油雾化喷燃烧室，工作系统
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