我国的旋转爆震发动机，到底有多厉害？

我这么给大家形容吧，人类跟动物最大的区别就是“会玩火”，从莱特兄弟飞机上天，到长征五号暴力登月，本质都是用火来驱动；而爆震发动机，就是目前人类最高端的“玩火方式”。

高端的食材往往只需要最朴素的烹饪，所以爆震发动机的原理就是：可控连环爆炸！

不要复杂的涡轮，只要让燃料和空气按爆炸比例混合，然后直接引爆，利用爆震波直接产生推力，推重比轻松达到20，速度也可以达到20马赫。

一、从燃烧到爆震：动力革命的物理跃迁

在爆震发动机面前，不管是F119还是涡扇15，温柔得都像一支蜡烛。

这些传统涡扇发动机的燃烧室内部，燃料和氧气是在亚音速的条件下缓慢燃烧、逐步释放能量。

你别看燃烧室的温度有上千度，但是高温燃气马上就通过尾喷管排出去了，燃气压力其实没多大变化，这个过程叫做“等压燃烧”。所以马赫环虽然看着给力，但其实就像是你往池塘里丢了一块石头，能量涟漪缓慢扩散而已。

但是爆震发动机不是“等压燃烧”，而是“等容燃烧”。

（爆震燃烧）

燃料爆炸时，能量在几微秒之内完全释放，气体根本来不及膨胀，容积不变，几微秒就形成了高达20GPa的瞬时压力，相当于在你的指甲盖上施加200吨的冲击力，于是就产生了每秒3000米速度的爆震波，依靠这一股爆震波把燃气推出去，从而产生推力。

由于“等容燃烧”的热循环效率远远超过“等压燃烧”，所以爆震发动机理论上就远优于传统燃气发动机。冲压发动机需要达到超声速才能启动，但是爆震发动机不需要，可以原地启动。

（爆震发动机在太空测试）

更厉害的是，给个进气道，爆震发动机可以在大气层工作；

给个氧气罐，爆震发动机就可以在太空工作，

不管是飞机、火箭还是飞船，不管是在地球、月球还是在火星，全都可以使用，简直是航空航天梦寐以求的“黄金动力”。

可以这么说，六代机上面的变循环发动机，只不过是在传统涡扇发动机上面修修补补、温和改良；而爆震发动机，是直接砸了原来的牌桌，另起炉灶干革命。

二、技术攻坚：爆震动力三大难题

如此暴力的技术，最早由苏联科学家亚科夫·泽利多维奇在1940年提出，纳粹德国率先研究，冷战时期美苏不断投入，21世纪中国后来居上。

但是直到今天，爆震发动机依然没有达到型号应用水平，因为它还有三大技术难关没有解决：

第一是爆震很难控制。

如果说涡轮发动机燃烧室的沙丘驻涡技术，是要让蜡烛的火焰在12级狂风中稳定燃烧；

那么爆震发动机，就是让你在120级狂风中，手里每秒引爆100个鞭炮，每个鞭炮都要精准地炸死一万个大肠杆菌，不准炸伤第10001个。这个控制难度有多高，大家可想而知。

第二是推力很难稳定。

普通的等压燃烧是缓慢、连续的，推力输出也是连续的；

但是爆震等容燃烧是几微秒就完成了，不是连续的，你必须在一秒钟之内引爆80到100次，才能产生近似稳定的连续推力，于是我们就得到了“脉冲爆震发动机（PDE）”。如此高频率的脉冲点火，工况要求就很苛刻，一不小心就熄火了。

为了解决脉冲不稳定的问题，工程师们又提出了一个新办法，那就是让爆震波不再沿着直线喷出去，而是沿着一个圆形通道传播，在环状空间循环，于是我们就得到了“旋转爆震发动机（RDE）”，推力更加稳定，而且也更容易跟火箭、涡轮等其他动力形式组合在一起。

（旋转爆震原理，动图）

脉冲爆震，旋转爆震，对比

第三是推力很难增加。

虽然爆震发动机推重比极高，但是目前推力还比较小，远远达不到传统发动机那种几吨的推力级别。

有一种解决办法就是，像加特林机关枪那样，推力不够数量来凑，把多个爆震管捆在一起，但是又会产生动力耦合问题。

（多管爆震存在耦合问题）

除了这三大技术难关，爆震发动机还有一些缺点，比如散热要求非常高，会产生强烈的震动和巨大的噪音，但是这些已经算是“小问题”了。

三、厚积薄发：中国动力澎湃前进

为了驯服爆震这匹“烈马”，美国和苏俄进行了大量原理性的试验，但一直没有实质性成果。

2008年1月31日，美国空军第一次进行脉冲爆震发动机飞行测试，四个爆震管以80Hz的脉冲频率工作了10秒钟，产生了890牛的推力。

（美国首次爆震发动机试飞）

2018年1月，俄罗斯完成了2吨级旋转爆震发动机的样机测试。

2021年7月26日，日本在S-520探空火箭上，成功进行了脉冲爆震发动机的太空测试。

2023年1月25日，NASA报告其成功测试了首台全尺寸旋转爆震火箭发动机（RDRE），产生了18千牛的推力。

我国在这方面厚积薄发，后来居上。

早在1994年，西北工业大学就承担了爆震发动机的国家级课题研究，并制造出国内第一台六管爆震发动机。

2023年，我国宣布成功研制世界上第一台斜爆震发动机（ODE），速度高达16马赫，相关技术已经在我国高超声速风洞中得到验证。

去年底，航天科技六院研制的一款氢氧旋转爆震火箭发动机，完成了长时间热试验。

（我国成功测试新型空天动力）

为了解决微秒级的控制问题，中科院研发了一种超高频激光诱导荧光技术，可以在100Hz的采样频率下，捕捉爆震波的微观结构。

今年3月，我国商业航天企业还研发了一种气膜式主动隔热系统，可以经受1600度高温长时间灼烧，可以用来解决爆震发动机的隔热问题。

（我国民企发布旋转爆震动力）

厚积薄发的中国动力，正在澎湃前进。

四、未来已来：星际航行的动力曙光

在大气层之内，联合循环的旋转爆震发动机，可以实现0到25马赫全速域覆盖，让空天飞机直接加速入轨。

在大气层之外，爆震动力比冲可以达到2000秒，是传统化学火箭的几倍，飞往火星时间可以缩短一半。

如果把爆震燃烧室嵌入“银杏叶”的涡扇发动机，用爆震室代替传统燃烧室，推力可以突破20吨，把又一个落后的帽子送给美国；

（爆震燃烧室嵌入涡轮发动机）

如果嵌入燃气轮机，热效率可以突破75%，让万吨大驱轻松跑到36节。

更令人振奋的是，如果有朝一日可控核聚变突破，与脉冲爆震发动机结合，就可以造出星际冲压发动机，为人类飞出太阳系提供动力解决方案。

我们已经站在了技术突破的前夜，但是爆震发动机的发展，仍然面临基础理论、工程材料、控制技术的三重挑战。

爆震波和湍流的耦合机理还没有研究透彻；超长时间耐高温材料性能仍需提升；智能控制算法需要处理百万级变量的实时优化。

但是不管怎么样，把爆震风暴驯服为坐骑动力，是人类必须接受的挑战。在星辰大海的征途上，旋转爆震发动机正以其暴烈的美学，成为人类叩击深空之门的全新力量。