“压力”引爆速度！GE与洛马测试高超音速导弹终极引擎

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/*航空

目前通用电气航空航天公司和洛克希德·马丁公司已成功完成发动机测试，验证了一种专为高超音速导弹设计的液态燃料旋转爆震冲压发动机。这项突破意义重大，因为它有望为美国未来的打击能力带来更高的速度、更远的射程和更高的效率。

此次测试标志着两家公司在更广泛的联合技术开发协议框架下开展的首个合作项目，旨在推进下一代推进技术的发展。此次演示验证了旋转爆震技术在导弹级发动机中的可行性，这是迈向能够打击高价值、时效性强目标的作战型高超音速系统的关键一步。

与依赖稳定燃烧的传统冲压发动机不同，旋转爆震冲压发动机利用连续爆震波燃烧燃料和空气。这一过程可在减小发动机尺寸和重量的同时提供更高的推力，从而提高超音速和高超音速飞行时的航程和整体性能，并实现更紧凑的导弹设计。

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这两家公司展示了液态燃料旋转爆震冲压发动机与新型战术进气道相结合，如何解决高超音速系统面临的最大难题之一：在超过5马赫的极端速度下如何提高效率。

/*为什么效率会限制高超音速导弹的发展

高超音速飞行具有巨大的军事和民用潜力。飞行速度超过音速五倍的飞行器可以在几分钟内跨越很远的距离。然而，如何在如此宽广的速度范围内保持发动机的高效运转仍然是一个难题。

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许多高超音速导弹依靠冲压发动机来实现持续高速飞行。冲压发动机没有运动部件，依靠向前运动来压缩进气。

这种简单的设计在发动机高速运转时效果很好。问题在于点火。冲压发动机通常需要达到约3马赫的速度才能开始燃烧。

为了达到如此高的速度，导弹需要大型火箭助推器。这些助推器会增加重量、复杂性和成本，还会限制射程和灵活性。发射和高效巡航之间的速度差距一直是高超音速导弹设计者面临的长期挑战。

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/*旋转爆震发动机提供了一条新途径

通用电气航空航天公司正利用旋转爆震发动机来应对这一挑战。与传统的稳定燃烧不同，这种发动机采用持续的超音速爆震波，该爆震波在圆柱形燃烧室中传播。燃料和水被送入燃烧室，形成一个自持循环，从而在燃烧过程中维持高压。

这种方法带来了显著的优势。旋转爆震发动机的效率比传统燃烧系统高出约25%。它们体积更小、重量更轻。与传统的冲压式发动机不同，它们可以在较低的速度下运行，甚至在达到超音速飞行之前即可工作。

另一个关键优势是灵活性。同一核心部件既可以作为冲压发动机以超音速飞行，也可以作为超燃冲压发动机以高超音速飞行。这意味着导弹可以使用更小的火箭助推器，并在不同的飞行模式之间更平稳地转换。

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/*专为双模飞行而设计的战术进气口

洛克希德·马丁公司提供了一种专为双模冲压发动机系统设计的高速战术进气道。该进气道至关重要，因为它能够控制不同速度和高度下空气进入发动机的方式。通过与旋转的爆震核心进行自我调节，该进气道能够在气流条件变化时保持发动机稳定运行。

控制马赫数5及以上的气流极其复杂。冲击波在狭小空间内相互作用，微小的变化都可能扰乱燃烧。工程师们依靠先进的计算流体动力学技术来塑造进气道并控制这些冲击波模式。

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该设计还解决了爆震发动机的一个常见弱点：许多爆震发动机难以在不同高度保持稳定的性能。新的进气口有助于保持效率，无论飞行器是在低空飞行还是在高空进行高超音速巡航。

/*这一发展的意义

引入高效节能的旋转爆震冲压发动机，为大幅提升导弹性能提供了契机—与传统冲压发动机技术相比，它能够在实现高超音速飞行的同时，延长射程并降低成本。其主要特点包括：

• 紧凑的架构，提高了燃料和有效载荷能力，同时最大限度地降低了生产成本。
• 提高燃油效率和推力可扩大作战范围。
• 较低的点火速度允许使用较小的助推系统来启动冲压式喷气发动机。

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/*运行机制

• 这种创新的旋转爆震冲压发动机利用爆震波进行燃料和空气燃烧，这与现有冲压发动机中使用的传统燃烧技术有所不同。
• 这种先进的推进解决方案可产生有利于超音速和高超音速飞行的巨大推力，便于打击高价值、时间敏感的目标，同时保持较小的发动机尺寸和重量，从而提高航程。

/*深入分析

• 该冲压式喷气发动机采用了通用电气航空航天公司的旋转爆震燃烧系统以及洛克希德·马丁公司的战术进气口，从而促进了高速气流进入燃烧室。
• 两家公司在纽约州尼斯卡尤纳的通用电气航空航天研究中心进行了冲压发动机点火和巡航条件下的直接连接测试，以验证这种吸气式旋转爆震冲压发动机在导弹配置中的运行情况。
• 工程师们通过以不同的速度和高度向进气口注入空气来模拟超音速飞行场景，包括高空巡航高度，在高空巡航高度，低空气密度对高效燃烧构成挑战。

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/*未来方向

来年，GE航空航天公司和洛克希德·马丁公司计划进一步开发和改进旋转爆震冲压发动机的性能。