港媒爆出好消息，中国成功研制斜震爆发动机，速度可达16马赫

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港媒爆出好消息，中国成功研制斜震爆发动机，速度可达16马赫

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2025年2月26日，据香港《南华早报》报道，中国科学家依托全球最先进的JF12激波风洞，成功测试了全球首台由标准航空煤油驱动的斜震爆发动机。这台发动机的飞行速度达到了惊人的16马赫，相当于每小时20000公里，这一突破性进展在国际上引起了广泛关注。

在航空航天领域，发动机技术是决定飞行器性能的关键因素。随着人类对高超声速飞行的探索不断深入，一种新型发动机——斜震爆发动机（Oblique Detonation Engine，ODE）逐渐进入人们的视野。它被看作是未来高超声速飞行器的理想动力源，那么这种发动机究竟有何独特之处？又将如何改变未来的航空航天格局？让我们一起来深入了解。

斜震爆发动机的工作原理

要理解斜震爆发动机，首先需要了解什么是爆震波。爆震波是一种特殊的燃烧波，它能够通过前导激波的压缩作用，使预混可燃气体自行点燃。燃烧产生的热量推动前导激波以超高速、无损耗的方式持续传播，其传播速度通常在千米每秒量级，远超普通爆燃速度。

斜震爆发动机正是利用斜爆震波在高速预混气体中引发并组织超声速燃烧。与传统发动机不同，它的斜爆震波是朝上游传播的，这意味着发动机的工作环境需要根据斜爆震波的传播特性来匹配，高马赫数来流是保证其稳定工作的重要条件。因此，斜震爆发动机更适合在高超声速飞行器上使用，而不是地面低速启动。

从外观上看，斜震爆发动机与超燃冲压发动机有些相似，但设计理念大相径庭。斜震爆发动机先将燃料喷入混合均匀，达到一定程度后，通过楔形体引发斜爆震波，实现快速燃烧释放热量；而超燃冲压发动机则是边混合边燃烧。可以说，斜震爆发动机中的斜爆震波实现了真正的超声速燃烧，技术含量极高。

斜震爆发动机的研究历程：从低谷到高光

斜震爆推进的概念最早可以追溯到20世纪50-60年代。到了20世纪80年代晚期到90年代初期，这一领域迎来了第一次研究热潮，美国、苏联、加拿大、法国、澳大利亚等国家纷纷加入研究行列。然而，研究发现斜震爆发动机需要在飞行马赫数达到10甚至更高的条件下才能发挥性能优势，且斜爆震波难以稳定控制，应用难度极大，导致相关研究陷入低谷。

早期将斜爆震应用于发动机中的概念示意图

不过，在接下来的30年里，学术界对斜爆震的了解不断深入。随着高超声速技术的发展，研发适用于马赫数10及以上的吸气式推进系统成为趋势，斜震爆发动机再次受到重视。研究人员从波系结构、燃料特性、非定常来流稳定性到几何条件影响等多个方面展开了全面研究。

不同燃料中的斜震波系结构

研究发现，不同燃料对斜震爆波系结构有显著影响。以氢气-空气混合气体为例，马赫数越低，诱导区的斜激波角和反应区的斜爆震波角越大，起爆位置会向下游移动，起爆方式也从渐变起爆转变为突变起爆。在高空稀薄、高温环境下，单位体积放热量减少，斜爆震波波角和斜激波波角差异减小，更倾向于渐变起爆。

乙炔-氧气-氩气混合气体则展现出独特的波系结构。虽然基本变化规律相似，但在特定条件下会出现连接二次斜爆震波的正爆震，以及双斜激波结构，堪称“波系魔法盒”。

非定常来流中的斜震爆稳定性

发动机内的斜爆震波面临复杂的来流情况，包括燃料分布不均和来流不稳定等问题。研究表明，在高空高速条件下，燃料分布不均对斜爆震波结构影响有限，但非定常来流的稳定性研究难度极大。

研究人员模拟了来流速度突变、角度突变和连续扰动等情况，发现即使是简单的斜爆震波系，来流突变也会引发复杂的结构变化过程，且这一过程受多种因素影响，难以逆转。在连续扰动时，虽然波面看起来不稳定，但后续周期对流场的影响却能抑制波面三波点和小尺度结构的形成。

几何约束对波系结构和稳定性的影响

将斜震爆波应用于推进系统时，必须研究其与各种复杂几何边界的相互作用。目前研究主要集中在轴对称斜爆震波和燃烧室内壁面与斜爆震波的相互作用。

在研究轴对称斜爆震波时发现，半锥角较大时，锥激波诱导的斜爆震波与二维平面斜爆震波相似，但波面不稳定时，三波点下游的波面容易与放热区分离；半锥角较小时，则会出现需要经历两次起爆过程的新结构。

有限长楔面对二维平面斜爆震波也有影响。如果楔面后有后台阶，会产生膨胀波可能导致爆震波熄灭；但如果将后台阶抬升一定角度，采用大楔面角-小楔面角的起爆方式，在一定程度上可以获得接近CJ状态的斜爆震波。斜震爆波与上壁面的相互作用结果也不尽相同，有时能形成稳定结构，有时因热壅塞而无法形成稳定结构，这取决于波面与拐角的距离和来流马赫数。