爆震发动机与传统发动机的区别在哪里
爆震发动机与传统发动机的区别在哪里
爆震发动机作为新一代动力装置,以其独特的爆震波压缩气体产生动力的方式,正在改变航空航天领域的游戏规则。与传统发动机相比,爆震发动机具有结构简单、推重比高、成本低等优势,其最高飞行速度可达17马赫,远超传统发动机。本文将为您详细介绍爆震发动机的工作原理及其与传统发动机的区别。
传统发动机通过燃烧燃料产生高速气流来产生推力,但存在效率不高、油耗较大、结构复杂、重量较重等问题。而爆震发动机则利用爆震波压缩气体产生动力,结构相对简单,推重比高,成本也较低。
传统喷气式发动机属于等压发动机,燃料燃烧时压力几乎不变,空气进入燃烧室前需要增压,压气机转速受限,致使现有飞机难以超过4倍音速。而爆震发动机省掉了压气机、涡轮机等部件,效率更高,热循环效率可达49%,而传统发动机仅为27%。
在推重比方面,爆震发动机也具有明显优势。脉冲爆震发动机的推重比能达到20,而先进涡扇发动机仅能达到12-13。在飞行包线方面,涡扇发动机最高支持飞行器在0-3马赫速度区间内飞行,而爆震发动机不仅能零速度启动,最高飞行速度可达5马赫以上,斜爆轰发动机甚至可达17马赫。
爆震发动机的工作原理是怎样的呢?以旋转爆震发动机为例,它通常由环形燃烧室、起爆装置、喷注器、尾喷管等组成。燃烧室一端封闭,一端开口。工作时,由喷注器注入燃料和氧化剂,起爆装置点火形成沿圆周方向旋转、传播的爆震波,爆震产物经尾喷管加速高速排出产生推力。
自然界中的燃烧分为缓燃和爆燃两种。日常生活和传统空天动力多是缓燃,爆燃则在高温高压下燃烧波以亚音速传播,伴随爆震现象产生超音速的爆震波和高温高压爆震产物,热循环效率更高,更具经济性。
中国在爆震发动机技术上已取得重大突破。2025年初,成功完成氢氧旋转爆震火箭发动机的长时热试验,在燃烧室技术等关键方面取得里程碑式突破。