印度正在追上中国！印媒：印度成功测试划时代预冷超燃发动机

印媒《欧亚时报》在1月24日报道了印度航空近些年突破性的进展，1月21日，印度完成了主动冷却超燃冲压发动机的地面运行，多个印媒报道称，中国尽管是高超音速技术的世界领导者，但印度正在追上中国！

主动冷却超燃冲压发动机是什么鬼，真的很先进吗？

不得不说这次印媒基本上还是承认中国领先印度了，印媒承认中国在高超音速技术上已经领先美俄成为当之无愧的第一，但随着印度动冷却超燃冲压发动机技术的突破，印度正在追上中国，成为跻身于高超音速四大国的之一！

这主动冷却超燃冲压发动机有那么重要吗？答案确实挺牛逼的，但那是美国人玩剩下的，中国人早就不搞那玩意儿了，这个主动冷却超燃冲压发动机的逻辑有点麻烦，下面尝试着将这个技术尽量用最简单的语言描述，让各位一看就明白。

第一个问题：什么是超燃冲压发动机？

冲压发动机有两类，一类燃烧室气流速度为亚音速的叫做亚燃冲压发动机，一般工作在5马赫以下；第二类是气流超过音速的发动机为超燃冲压发动机，一般工作在5马赫以上；超燃冲压发动机比较适合高超音速飞行器，但在更高的速度需要更高的推力，这个主动冷却就是提高推力的一种方式。

第二个问题：为什么要主动冷却？

冲压发动机与涡轮喷气式发动机其实原理都差不多，涡轮喷气利用压气级风扇压缩，冲压发动机利用激波压缩，要想发动机推力大就需要更高的压缩比，这样燃烧室才能利用更大的室压工作，产生更大的推力！

此时会碰到一个问题，在压缩过程中外界对气体做功，气体内能增加，温度随之升高，这个温升也会导致气体膨胀，使得压缩效果事倍功半，最终会让燃烧室的室压增加大打折扣，发动推力增加的难度大增。

主动冷却是利用冷却方式先让进气口气体温度迅速下降，然后再压缩加热后比冷却前压缩气体温度要低很多，燃烧室室压可以大大增加，发动机推力得以大幅度提高。印度的主动冷却超燃冲压发动机在使用这种方式后，推力可以大幅度提高。

第三个问题：印度人用什么作为主动冷却介质？

这个非常关键但也非常简单，就是氢！因为这个发动机的燃料是液氢，在液氢进入燃烧室之前先进过进气道“预热”，一举两得，一来燃料预热了，二来气流冷却了，所以发动机推力大增，还是来自于氢的“废冷”释放！

液氢也具有更好的点火性能（点火能量低），与气流混合也很好，燃烧效率很高等多种优点，所以冲压发动机使用液氢时难度比较低，也最容易实现！

第四个问题：这种冷却方式存在什么问题？

液氢作为冲压发动机燃料的模式美国人也玩过，X-43A就曾达到最高10马赫的速度，但是现在不玩了；中国人也玩过，有大量论文研究液氢作为高超音速冲压发动机燃料的特性，但中国主攻方向不是液氢，而是烃类燃料主动冷却！

为什么呢？其实答案很简单，液氢有两个最大的毛病，储存十分麻烦，体积大，保障要求太高，武器肯定是没法用的，你看有什么导弹会用液氢作为燃料呢？另一个是氢脆的问题，金属材料在氢环境中因氢原子的渗透和扩散而导致材料力学性能下降的现象，主要表现为材料的塑性降低、脆性增加，甚至引发裂纹和断裂，这就是氢脆。

作为一次性使用的火箭肯定没问题，但要是作为长期使用的民用超燃冲压发动机，是不是几次之后就得换一次管路？所以氢这玩意儿不好对付！那么中国是用什么作为主动冷却介质的？

当然是氦了！聊到这个就必须提下中国云龙动力的预冷式组合循环火箭发动机了，这种发动机结构相当复杂，大致原理是将空气压缩后送入火箭发动机作为氧化剂，与燃料燃烧产生推力，在大气层内就使用大气作为氧化剂，稀薄了没法用了就直接使用携带的氧化剂变成纯火箭模式。而这个预冷就是将进入进气道的大气冷却增加压缩比，避免压缩后膨胀降低压缩效率。

而介质就是氦！为什么不用氢已经说得很明白了，热交换器中的氢脆问题无法彻底解决，所以只能用氦作为冷却介质，氦不能作为燃料，所以氦只能在单独在“制冷与热交换”管路中循环，这个技术就相当复杂了，估计种花家晒出图来看懂的人也不多。

液氢这燃料用在一次性发动机上挺好，但用在重复使用的发动机上就成了大问题，也许未来会解决氢脆的问题，但在目前的技术中，氢脆只能减缓无法彻底解决！另一个问题是印度的氢燃料超燃冲压发动机，目前工作速度是6马赫，稳定工作时间在20多秒左右，这玩意儿至少有到5~10分钟级别才有实用意义，印度这步调还早呢，要跟上中国的进度，那更是差得远了。

中国在高超音速技术上的进步：印度只能望其项背

上文其实就已经说明中印在高超音速发动机技术上的差距，高超音速其实主要是分成两大类，一类是高超音速空气动力技术，另一类是高超音速发动机技术；在高超音速空气动力技术上也有两大类，一类是滑翔类高超武器，还有一类是军民两用高超音速飞行器；

滑翔类高超武器咋就不用多说了吧，DF-17和DF-26和DF-27，还有YJ-21都是属于这类，俄罗斯有，美国也有，不过美国的空射版ARRW和陆基版LRHW都失败了，近期LRHW算是有两次成功，至少还要多次成功后才能正式服役。

军民两用高超音速飞行器则有MD-19和MD-22以及MD-25，这仨大名鼎鼎估计各位应该都听说过了吧；另外其实WZ-8也是高超音速飞行器，这四类都是军用的，民用的有腾云计划两级入轨飞行器和云龙动力单级入轨空天飞机；

必须要注意哦，这俩大神都是入轨级别的，也就是最终速度会在7.8千米/秒左右；到目前为止这俩的用途都是民用；这种东西民用和军用其实也就各层窗户纸而已。

除了空气动力结构外，还必须要有适合高超音速的发动机，目前一般主要有如下几大类：

1. 超燃冲压发动机；
2. 爆震类发动机；
3. 组合循环类发动机

超燃冲压类前文说明过了，这种发动机挺优秀的，就是无法自启动，一般都是搭配其他发动机使用的，比如火箭或者涡喷类发动机。

爆震类发动机大家也熟悉了，有脉冲爆震和旋转爆震，还有驻定斜爆震发动机；其实爆震发动机也可以和冲压或者涡轮组合形成组合发动机；

组合类发动机就比较多了，比如超燃与火箭结合，空气涡轮与火箭结合，或者涡喷与冲压以及超燃冲压结合，还有预冷与冲压结合，以及预冷与涡轮以及火箭结合的组合循环类发动机。

就目前来看哪种将成为最优解并不确定，目前旋转爆震是比较有前途的，还有预冷组合循环火箭发动机也比较有前途！中国在这些方面是全部上的，也就是说全面展开研究，成年人不做选择，全都要！就这点而言，美俄都对中国望其项背，别说印度了，印度目前在超燃冲压发动机上有点进展就吹牛逼，当然对印度来说确实也是进步了，恭喜印度！