西工大火箭组合发动机一鸣惊人，中国低成本天地往返系统妥了！

目前世界上航天技术的一个技术焦点是如何低成本的把大量载荷发送到天空。这方面美国的spacex公司利用可复用火箭率先走通了一条路，取得了巨大成功。

但这条路依然不完美，因为火箭单纯靠自己携带的液氧和煤油燃烧，死重太大，几百吨的火箭送到太空中也不过几吨。而未来，中国要建设的太空项目一个比一个大，比如新闻曾经透露过的千米级空间站，还有百万千瓦级太空太阳能电站。这些大型设施重量可能高达几千吨，即使用spacex的复用火箭，发射成本也是天文数字。因此，吸气式空天飞机成为唯一选择。它在绝大部分飞行阶段都是吸取大气中的氧气进行燃烧，自身只需要携带少量液氧在太空里飞行，执行完任务后，还能自己飞回基地，加满油又可以飞，运载能力强，使用成本低，是未来大规模进入太空必不可少的技术。

当然想要实现这个设想，需要的技术也是难比登天。但我们欣喜的发现，近日西北工业大学发射的一个火箭超燃组合发动机试验机已经克服了所有的技术障碍，未来只需要把它大型化，就是一架非常实用的空天飞机。为什么这么说呢？在这个试验机上我们看到了三大看点。

我们知道，对于普通汽车的技术水平，我们常看它的三大件，也就是发动机变速箱和底盘。而对应于这架试验机，则是发动机，进气道，和气动外形。首先是发动机。目前俄罗斯已经装备了锆石吸气式超燃冲压导弹，美国也在今年4月份成功试射了一枚hawc吸气式超燃冲压导弹。而中国虽然装备了大量的滑翔式高超音速导弹，但吸气式的一直没有明确的消息。

但没想到，中国一上来就占领了技术制高点，为什么这么说呢，因为它采用了煤油燃料。我们知道，喷气式发动机都是吸入空气跟燃料混合点燃，然后把燃气喷出产生推力。但在高超音速条件下， 却有一个要命的问题，那就是进气速度太快了。

通常的喷气式战斗机，即使飞超音速，也是通过进气道把进气减速到亚音速才送进发动机，这在低速下没问题。但在高超音速下，把4马赫的气流减速到0.5马赫后，气体温度会急剧升高到一千度以上。要知道，正常火焰燃烧的温度也不过2000度，那么在如此高的进气下，燃料燃烧做的功就很小，当速度继续提高，进气温度达到2000度，那么燃料就根本无法燃烧了。这也是亚燃冲压发动机速度难以提升到4马赫以上的原因。

为了解决这个问题，有两种手段，一个是把进气进行冷却，英国云霄塔就是这种思路，它采用液氢燃料，温度很低，可以有效冷却进气，但显然成本太高。还有一个就是不把进气减速到亚音速，比如把5马赫进气只减速到1.5马赫而不是0.5马赫，这样进气温度就会降低很多，但这依然不够，往往还需要同时配合高热沉燃料吸热冷却进气，才可以把进入燃烧室的气流温度控制到合适的程度。所谓高热沉燃料，比如美国用于SR-71黑鸟的JP-7燃料，它是无法直接燃烧的，必须在高温下裂解成小分子燃料才能燃烧，而这个裂解过程是吸热过程，这样就可以利用这个过程来给气流降温。这就是所谓的超燃冲压发动机，也就是说，气流在进入燃烧室的时候是超音速的。它虽然能把温度降下来，却给燃烧组织带来了难题，媒体形容是12级大风中点燃一根火柴，难度可想而知。

但是，西工大这次实验却采用了普通煤油燃料，那就说明，我们不需要昂贵的高热沉燃料，依然能够把进气温度降下来。那只能说明，我们可以让进入燃烧室的气流速度进一步提高。比如进气道只需要从5马赫减速到3马赫，那么气流温度升高只有三百度，就不需要再进一步冷却了。但显然，这样的燃烧组织更困难。所以说，同为超燃冲压，但技术水平还是天差地别的。最高端的科技，只需要用最平凡的燃料。这样，任何一个机场都能够保障它的飞行，使用成本大大降低。

其次，新闻中提到这次实验突破了热力喉道调节，能够进行多模态平稳过渡。这是一种智能的进气调节技术，能够匹配不同速度，不同推力下的进气形态，同时还能让推力平稳过渡，没有顿挫感。就像汽车变速箱一样。看着不起眼，其实却是汽车上技术含量最高的零部件。

当然，这次实验，大家最直观的，还是看到它的气动外形。是一个典型的乘波体外形，但又不像DF-17那样扁，其内部容积更大，有效载荷也将更多。新闻中还说，它具有宽域综合能力，显然这不仅包含发动机和进气道的自适应调节技术，还包括气动外形对从0到进入太空的20倍音速的宽域适应能力。这样既有宽裕适应能力，又有大的内部容积，其气动设计功底已经是进入登峰造极的地步了。

总体而言，这次实验的三大件，已经证明我们的空天飞机进入实用化已经没有障碍。而且这次是三大件一起实验，证明各子系统早就已经成熟。未来至于这些技术是用于卫星运输还是导弹运输，这些只取决于甲方的需求。而美国唯一的一次hawc试射也不过才点火了300秒，大概只相当于汽车发动机初次点火实验，到制造出整车，路还长着呢。

而这还仅仅是西工大一家大学的水平，去年底，清华大学实验的旋转爆震冲压发动机，还有几年前中科院和厦门大学分别的超燃冲压发动机长时间试车成功，更不用说航天系统和军队系统的科研院所了。这些都说明，美国的高超音速技术，大概在中国能排前十名，还要再接再厉。