意外暴露?高超腾云工程进展顺利: 一二级分离测试! 发动机达9马赫

最高速度可达30马赫的JF-22风洞验收通过，国内社交媒体上几乎都沸腾了，从多个角度解读了这种将空气动力学应用到了极致的风洞技术，但笔者却意外的从中发现了一个事实：报道毫无预警的公布了我国在2016年提出二级入轨腾云工程的进度！

一二级分离测试：完全想不到是这种结构

央视公布的视频中，在介绍了能以30马赫测试的JF-22的各种规格数据后不久，中国科学院力学研究所的韩桂来就介绍了一种二级入轨的飞行器在风洞中分离的情况：

我们最近研究一种两级或者多级入轨的飞行器，这种飞行器从水平起飞到大约30公里到40公里这个高度，再把第二级释放出来，然后二级再接着往上飞形成这样一个接力的模式，这样一种叫做两级或者多级入轨，目前正在准备一个相应的分离方案！

相信熟悉我国空天飞机规划的朋友应该是知道了这种就是当年被网友戏称为吹牛的“腾云”二级入轨空天飞机，这是一级驮着二级水平起飞后在高空分离，二级火箭点火入轨、一级返回机场的惊人方案，在2016年提出时没有人会相信中国航天真的会去实施这个计划，社交媒体上也戏称中国人也会做PPT了。

但让人没有想到的是，中国航天一直在搞这种飞行器的研究，而且还是在飞行过程中最关键的分离一环！在高速下分离飞行器是最危险的时刻，因为在气流的作用下，分离的飞行器或者导弹与炸弹等并不一定会按计划分离，反而可能会被两个飞行器之间的高速气流的负压而撞向载机。

在航空史上这种事故并不少见，特别是美军，被抛弃的副油箱或者扔下的炸弹撞了自身的案例不在少数！而这次还不是亚音速分离，而是速度高达7马赫左右的两级分离，分离时气流影响、激波影响，分离状态太复杂。

居然是导轨分离：真让人没想到

央视的视频中前所未有的角度公布了分离结构，居然是一种导轨分离结构，二级飞行器贴合一级表面，分离前“躲在”一级飞行器的激波锥内，分离时从后方推向前方，从一级的激波锥变成一二级混合激波锥，然后再渐渐分离。

这种方式完美解决了分离后两级受到影响相撞的问题，因为在彻底分离前两种结构基本还是合二为一的，可以看成是一种气动结构，而在分离后则很容易控制双方的姿态，因为不再需要维持姿态，因此这种方式较之以前的所有分离方式都要优秀得多。

看来我国科学家还是很有想法的，分离结构成功，表示着腾云工程正在稳步推进，2030年实现二级入轨还是非常有希望的。

发动机达9马赫：是驻定斜爆震发动机

央视的JF-22风洞报道视频中还透露了一种极其罕见的斜爆震发动机，按央视标准的称法是驻定斜爆轰发动机，它的工作方式“爆炸”、“爆炸”，以不断连续的爆炸波推动飞行器前进，而这种发动机最高速度可达14马赫以上，目前已经可以稳定工作在9马赫。

目前主流的发动机都是稳定燃烧的方式，比如战斗机上搭载的都是涡喷或者涡扇等类型，其原理是燃烧室内的高压空气与燃油混合燃烧从尾喷口排出，而稳定燃烧也是发动机正常工作的关键指标，为了稳定燃烧，科学家还设计出了火焰稳定器。

但爆震发动机偏不是这样，它利用的是爆炸原理，也就是燃油和空气混合到达爆炸极限时点燃，这种爆轰波传播速度可达音速的5-7倍，速度极高，在开放空间内也能取得近似等容燃烧的效果，这种方式比稳定的等压燃烧效率要高，耗油率要低，所以是一种非常有前途的新体制发动机。

目前爆轰发动机有三种，一种是脉冲爆震PDE和旋转爆震RDE以及斜爆震ODE，PDE难度最低，推重比最差，RDE比较适中，但高速性能略低，而ODE难度极大但高速性能最好，目前有条件测试的国家都没几个。

驻定斜爆轰原理：何为驻定？

驻定斜爆轰发动机其实和超燃冲压发动机是比较相似的，比如都是用激波来压缩，因为激波是一种强压缩波，如果不太理解的话甚至可以将进入进气道的激波看成是一道道压气级风扇，每经过一道就会被压缩，每道激波之间就会形成一个“相对封闭”的空间。

在进气道的中部混入燃料后，这些混合气体在激波压缩下到达高温状态，然后在自然状态下被高温或者点火机构点燃发生爆炸，此时爆炸的冲击波会让激波变形，但很快这些能量就会在尾喷口排出，进气道激波恢复，等待下来一轮爆轰。

这每次爆炸位置都在同一个区域，所以才被称为驻定爆轰！而斜爆轰还有一个优势，可以通过进气道的第一块倾斜板角度调整在各种速度下的最佳激波压缩比，因此驻定斜爆轰的速域范围很宽，比超燃冲压发动机高出很多，并且还可以使用经济性最好的碳氢燃料（比如航空煤油）。

斜爆轰波流场结构的突变

驻定斜爆轰发动机基本没啥运动部件，性能优良，尤其高速性能让科学家垂涎三尺！但这种发动机与PDE和ODE可以零速度启动不一样，需要在6~7马赫才能点燃，所以必须要有一种发动机与它配合。

目前可行的方案应该是TRRE，这种利用火箭稳定燃烧让超燃冲压发动机跨过推力陷阱的发动机笔者认为是比较合适的，常规的涡喷完全达不到这个速度，火箭驱动也不是不可以，只是火箭在0~7马赫时会消耗大量燃料，实在不是非常划算。

从JF-22风洞的介绍视频中意外的暴露了腾云工程的进度，绝对算是一大好消息，吃瓜群众也可以出去吹牛了，中国人真的快要干出二级入轨的空天飞机了。