GE与洛马联合演示旋转爆震冲压发动机 欲弥合高超声速效率鸿沟

通用电气航空（GE Aerospace）与洛克希德·马丁公司近日宣布，双方已成功联合演示一种新型液体燃料旋转爆震冲压发动机（RDRJ），试图通过这一全新推进系统与战术进气道设计，弥补当前高超声速飞行在效率上的“缺口”，推动高超声速武器向更高效、更可量产方向发展。

报道指出，高超声速飞行被视为自1947年人类突破音障以来推动飞行包线的又一次重大跨越，而旋转爆震技术则被视为推进领域的“量子飞跃”；如今二者结合，意味着相关技术已从早期的可行性验证阶段迈向工程化优化阶段，工程师开始将效率问题置于核心位置。 能够实现超过5倍音速的飞行，在军民领域都具有巨大潜力，但现有技术仍有诸多待改进之处，其中以采用冲压发动机推进的高超声速导弹在效率方面的短板尤为突出。

文章介绍，传统冲压发动机本质上是一种几乎没有运动部件的喷气发动机，其并不依靠涡轮机械压缩进气，而是利用自身高速前向运动带来的动压将空气压缩后送入燃烧室。 然而，要让此类冲压发动机正常点火工作，飞行速度通常至少要达到马赫3，这意味着导弹或飞行载具在初始阶段必须依赖体积庞大、推力强劲的火箭助推器将其加速至点火速度。

为破解这一难题，GE与洛马计划采用旋转爆震发动机在导弹飞行早期提供加速，通过在一段开放圆柱通道内维持一股以超音速传播的燃料爆轰波，使其在通道内环形循环，同时持续注入燃料与水，实现自持的高压燃烧循环。 这种结构可在燃烧过程中维持压力，而非像传统燃烧室那样依赖亚音速火焰面，从而显著提升能量利用效率。

根据介绍，这类旋转爆震发动机相比常规发动机效率可提升约25%，由此可显著缩小体积和重量。 更重要的是，它能够在亚音速条件下工作，并可通过构型与流道调节，在超音速条件下充当冲压发动机，在高超声速条件下则切换为超燃冲压发动机（scramjet），从而大幅降低所需火箭助推器的规模。 设计上的简化意味着未来有望出现结构相对简单、成本较低、可大规模生产的高超声速导弹。

在这项联合演示中，洛克希德·马丁的关键贡献是其为双模冲压发动机（DMRJ）设计的高速战术进气道，该进气道可与旋转爆震核心进行匹配，使发动机在不同速度范围内在冲压与超燃冲压两种模式间切换。 这一进气系统同时瞄准了爆震发动机在不同高度工况下工作适应性差这一长期难题，通过调谐进气与爆震波场的耦合，使发动机能够在多高度、多马赫数环境中维持工作，但其背后需要极其复杂的计算流体力学分析来管理高度复杂的激波结构。

洛马先进项目副总裁兼总经理兰迪·克赖茨表示，经过两年的内部投入，这次演示证明了协作、创新与共同承诺的力量，目标是在“相关性速度”上向战斗人员交付负担得起的作战能力。 他称，这种紧凑型冲压发动机方案凝聚了洛马在冲压进气道设计方面的专长，可在极端速度下提供更远射程，公司致力于在威胁环境日益激烈的背景下，为美国高超声速能力提供更先进的推进系统。

据介绍，此次演示项目以洛克希德·马丁官方发布为信息来源，显示美军在高超声速武器领域正在从单纯追求高速度转向在速度、射程、成本与规模化生产能力之间寻求新的平衡，而旋转爆震冲压发动机与新一代战术进气道的结合，被视为实现这一目标的关键路线之一。