连续旋转爆震发动机：未来的航空动力之星？

连续旋转爆震发动机：未来的航空动力之星？

引用

腾讯

等

10

来源

1.

https://m.ke.qq.com/video/387702305045907397

2.

https://www.sohu.com/a/845697384_121798711

3.

https://www.jsruitu.com/10571

4.

https://html.rhhz.net/SYLTLX/html/2015-4-12.htm

5.

https://www.sciengine.com/doi/10.13675/j.cnki.tjjs.210109

6.

https://www.sciengine.com/doi/10.13675/j.cnki.tjjs.210109#sec-001

7.

https://www.sciengine.com/doi/10.13675/j.cnki.tjjs.210109#sec-004

8.

https://www.aerospacepower.cn/article/2311

9.

https://www.aerospacepower.cn/article/170

10.

https://www.hnlych.com/explain/10675.html

在航空航天领域，一款新型发动机正在引发广泛关注。它就是连续旋转爆震发动机（Continuous Rotating Detonation Engine，简称CRDTE）。这款发动机以其独特的爆震燃烧方式，展现出比传统发动机更高的热效率和推力，有望成为未来航空动力的“新星”。

连续旋转爆震发动机是一种利用爆震波进行燃烧并产生推力的新型发动机。与传统发动机依靠亚声速燃烧不同，CRDTE通过超音速激波引发燃烧，瞬间释放巨大能量。这种燃烧方式具有以下显著优势：

• 更高热力学效率：爆震燃烧可使燃气温度和压力在极短时间内瞬时升高，从而提高发动机的循环热效率。
• 结构简化：理想情况下，CRDTE不需要大型涡轮、压气机等部件，依靠爆炸产生的高压差即可实现吸气和排气，理论上能降低发动机整体重量和结构复杂度。
• 更高推重比：如果能有效控制并持续稳定工作，CRDTE可在相同体积和重量下获得更高推力，对于航空航天器而言具有显著优势。

近年来，各国科研机构在CRDTE领域取得了重要进展：

• 美国：美国空军研究实验室（AFRL）与创新科学解决方案公司合作，成功将CRDTE与涡轴发动机结合，完成超过20分钟的连续运行试验。普渡大学则提出了两种CRDTE与涡轮匹配方案，通过扩压器或喷管实现高效热力循环。
• 俄罗斯：俄罗斯在CRDTE研究方面也处于领先地位，已成功实现液态燃料的连续旋转爆轰。
• 波兰：华沙航空研究所与华沙理工大学将CRDTE应用于GTD-350涡轴发动机，试验结果显示效率提升5%-7%。

相比传统发动机，CRDTE展现出显著的性能优势：

• 热效率：可达50%，远高于传统发动机的27%。
• 推力密度：以中国“筋斗云400”为例，其直径0.3米、长度3米的缩比验证机推力达400公斤，射速4马赫（约5000公里/小时），飞行高度超20公里。
• 速度潜力：理论最大速度可达16马赫（约1.96万公里/小时），远超现役高超音速导弹（5-10马赫）。

CRDTE在航空航天领域展现出广阔的应用前景：

• 军用领域：可用于高空高速侦察机、空天战机、七代机以及导弹升级。
• 民用领域：4马赫飞行速度可使北京至纽约航程缩短至3小时，模块化设计支持商业化运营。
• 航天发射：氢氧旋转爆震发动机可用于火箭推进，降低发射成本并提高运载效率。

尽管前景广阔，CRDTE仍面临一些技术挑战：

• 爆震过程可控性：如何保证在不同飞行条件下稳定产生爆震是关键难题。
• 材料与结构强度：需要使用特殊合金或耐高温材料来承受高压冲击和高热负荷。
• 供气与燃料控制：需要极其精准的燃料-空气混合与喷注控制。
• 噪音与振动问题：爆震会产生强烈冲击波，对机体结构和操作安全提出挑战。

CRDTE寄托着人们对更高效、更轻便、更高推重比的航天与航空动力系统的期望。虽然面临诸多挑战，但其革命性的技术优势和广阔的应用前景，使其成为全球航空航天领域的重要研究方向。随着技术的不断突破，CRDTE有望在未来的高超音速飞行器、航天发射器以及新一代军用航空器中大放异彩。