什么是冲压发动机，我们的冲压发动机能用在六代机上吗？

粉丝点菜，W君就安排上……

我们先看一个原理级别的东西，来了解一下喷气式发动机引擎的工作原理：

用一个罐头瓶，瓶盖上打个孔，里面装上一些酒精，摇晃一下。

把这个瓶子放在一个平面上，从瓶盖上打的孔点燃。

于是，你就制作了一个罐头瓶子脉冲喷气式发动机。

不过，这里要说一下，实验有危险，在燃烧期间你可能遇到瓶子爆炸、破裂等危险情况，不建议尝试。

那么咱们来捋一下原理，当瓶子里的燃料和空气混合物被点燃后会形成一个燃烧面。

燃烧面向下移动陆续引燃瓶子内部的混合气体，这些膨胀的气体只有一个出口，就会沿着这个唯一的出口喷出。当所有的气体全部高速喷出后瓶内部的气体就几近排空，于是瓶子就又会从开口的位置吸入空气平衡压力。这时候燃料也由于压力降低的作用大量蒸发，就形成了新的一瓶燃料和空气的混合气体。这样一来混合气体就又被瓶子里残留的火焰点燃，一个简单的瓶子就完成吸气和排气做功的循环过程。

恭喜你，到这里你已经发现了一个脉冲喷气式发动机了。我们可以观察到脉冲喷气式发动机点燃-膨胀喷气-气流喷出后压力降低-吸气的过程。瓶子是一个单一出口的封闭空间，这样就没什么效率了，那么如果开一个进气口呢？

从管道的一段放置活门，阻挡燃烧气体膨胀溢出，当管道内压力降低的时候又能通过这个活门的打开补充新的空气进来。这个设计就成功的应用于二战期间的V-1巡航导弹。

脉冲喷气引擎并不难，W君在初中的时候自己搞过一个。但是，这种引擎由于是脉冲式的输出动力其实本身的效率并不高。

那么有没有办法维持推力的连续性呢？当然是可以了，前面不关门一直进气就可以了。

有没有那么一点反直觉？为什么前面不关门高压的燃气不会从前面的气门喷出？其实在流体领域遇事不决伯努利。

通常的设计是这样的，在进气道的位置上设置界面逐渐变小的进气口，空气在进入这个进气口的时候会被逐渐压缩减速，当进气口内的气压等于燃烧室内的燃气气压的时候，自然而然的就堵住了燃气，让燃气只能向发动机的后部喷出。

于是，冲压发动机就获得了向前推动飞行器飞行的动力。

但想得挺美吧？现实情况并不完全如此。空气怎么能自动自发的进入进气道呢？

这个发动机首先得动起来，然后空气才能被“挤”进进气道内，到了能达到平衡燃烧室的压力的时候，就需要这个飞行器和空气之间的速度比达到一定值。所以，冲压发动机不能在空速（飞行器和周边空气的速度差）为0的情况下启动。不启动发动机就没有推力，没有推力飞行器就没有空速，没有空速发动机就不能进气，不能进气就无法启动冲压发动机——这就是一个死循环。

所以，虽然冲压发动机结构简单、重量轻、推进效率高，但是冲压发动机很难作为一个飞行器的单一动力来源存在。

于是，在目前，冲压发动机是这样用的：

把一枚155mm榴弹炮炮弹进行改进，内部挖空做成冲压发动机。

当炮弹被打出去之后，炮弹就和空气有了相对速度，这时候，点燃炮弹内的燃料，炮弹就可以借助冲压发动机的推力飞行更远的距离。

或者，类似于俄罗斯与印度研制的布拉莫斯反舰导弹：

先用固体火箭推动导弹高速起飞，等到了一定飞行速度的时候启动冲压发动机让冲压发动机接替导弹的火箭发动机推动导弹飞行。

再或者：类似于D-21无人侦察机，先骑在SR-71的后背上，让SR-71加速到一定速度，再将D-21脱离掉，让D-21依靠自己的冲压发动机推进飞行。

这里的SR-71本质上也是充当了D-21的动力组件。

目前美国在研究的冲压发动机的飞行器是X-43和X-51。

咱们先说X-43，上图是美国的风洞全尺寸模型，在风洞内理论测试可以适应马赫7的飞行速度

X-43一共做了三次实际飞行测试，第一次在2001年6月2日，在载机内发射后13秒推进火箭失常被迫引爆。在2004 年 3 月的第二次试飞后，飞行速度达到了马赫6.83，飞行11秒后发动机烧毁，逐渐失去动力。在2004年11月的第三次测试，飞出了马赫9.68的成绩，发动机工作12秒后关机，X-43最后滑翔到太平洋中坠毁。

理论上后两次实验都是成功的。给X-51奠定了一定的实验数据基础。不过，X-51就不是飞机了，而是高超音速导弹。

其实无论哪种冲压发动机都会有一个问题——起飞降落如果没有辅助发动机的话会很困难。

对于飞机的设想实际上就是大家很熟悉的SR-72这种电影飞机了。

在这种设想的冲压引擎其实也是之前的按照观点设置。

在飞机上有一个进气道两组引擎系统，地面起飞和降落的时候前后挡板下降使用涡轮喷气式引擎提供动力，达到一定速度后，前后挡板上升（上图）空气流被导入冲压发动机中，利用冲压发动机进行推进。

不过，PPT好画，真正实现起来就十分困难了，毕竟在超高音速的气流中点燃燃料已经是类似于在台风中点火柴的举动了。美国的SR-72大概率也就停留在电影中。

冲压引擎的另外一个设计就又回到了咱们之前的瓶子引擎中，这就是旋转爆震引擎（RDE，Rotating Detonation Engine）。RDE的基本概念是爆震波沿圆形通道（环状空间）传播。燃料和氧化剂通常通过小孔或狭缝注入通道。某种形式的点火器在燃料/氧化剂混合物中引发爆震。发动机启动后，爆震是自持的。一次爆震点燃燃料/氧化剂混合物，释放维持爆震所需的能量。燃烧产物从通道中膨胀出来，并被进入的燃料和氧化剂推出通道。

实际上是利用爆震破扫过环行管道实现的发动机自持。

理论是这样，现实中的试验性发动机看起来又成了咱们上次说德国有可能搞出六代机引擎的气动尖峰结构。

但现在这个东西还是在纸面和实验室中，我们在旋转爆震发动机上有所建树，但目前还在实验和数学建模的阶段。不过第一个利用旋转爆震引擎一飞冲天的是咱们自己的产品。

据报道，2023年重庆大学工业技术研究院和私营的推重比发动机公司 (TWR) 联合研发的FB-1在甘肃测试飞行成功。

不过这件事咱们得两说，就试飞的模型来说W君如果没看错的话应该是Su-27这样的比例模型飞机。这次试飞如果是验证发动机推力还是可以有一些参考依据的。但真的不认为像很多自媒体说的这架飞机可以飞行到马赫16（也就是十六倍音速），原因很简单这样的气动外形根本无法应付16倍音速下的气动力蹂躏。甚至就材料而言这架验证机未必可以撑得过一倍音速的速度。

不管事实是怎么样，这也算是一个好的开头，实际上设计出一个模型上能长时间跑起来的旋转爆震发动机已经是一件不容易的事情，更不容易的事情在于对这种发动机做一个完善的数学建模。建模之后我们才知道如何把这种发动机放大到真正的战斗机上去用。否则模型也就只是一个模型，所以说，后面的路还是挺长的。好在，我们的论文还是发了一大批的，这方面的研究也在稳步的进行中。至于最终在我们的六代机上是不是能真正的用上RDE，这就得看这方面的人才们是不是能赶上六代机的研发周期了。