镁粉点火！中国6马赫超燃冲压“双燃引擎”突破：推力翻倍，高超音速武器时代加速到来

镁粉点火！中国6马赫超燃冲压“双燃引擎”突破：推力翻倍，高超音速武器时代加速到来

中国科学家团队在高超音速飞行器领域取得重大进展。北京航空航天大学副教授杨庆春带领的研究小组开发了一种创新的二次燃烧技术，通过将镁粉注入传统喷气燃料燃烧的尾气中，使超燃冲压发动机的推力几乎翻了一倍，为6马赫（约7344公里/小时）飞行条件下的高超音速飞行器提供更强动力支持。

技术突破：镁粉二次燃烧，推力翻倍

中国科学家团队3月24日宣布，在高超音速飞行器领域取得重大进展。在北京航空航天大学副教授杨庆春的带领下，研究小组开发了一种创新的二次燃烧技术，通过将镁粉注入传统喷气燃料燃烧的尾气中，使超燃冲压发动机的推力几乎翻了一倍，为6马赫（约7344公里/小时）飞行条件下的高超音速飞行器提供更强动力支持。

核心突破点：

• 镁粉二次燃烧技术：
  北京航空航天大学杨庆春团队研发的新型后燃器，利用镁粉与尾气中残余的水蒸气、二氧化碳发生剧烈氧化反应，实现二次能量释放。
• 测试条件：
  模拟30公里高空、6马赫飞行环境，推力提升幅度达90%-100%，显著突破传统超燃冲压发动机的能量瓶颈。
• 国际意义：
  该技术为高超音速武器与空天飞机的高速突防、长航程打击提供关键动力支持，中国或借此进一步扩大在该领域的全球领先优势。

技术原理：镁的“暴力”反应与尾气“再利用”

1. 传统超燃冲压的痛点

超燃冲压发动机（Scramjet）是高超音速飞行器的核心动力，但存在两大缺陷：

• 高速段能量衰减：
  当飞行速度超过6马赫时，常规航空煤油（如RP-3）燃烧效率骤降，推力难以维持。
• 低速启动困难：
  需依赖火箭助推起飞，且燃料点火稳定性差。

2. 镁粉的“救赎”

• 镁的高反应性：
  镁与氧化剂反应释放的能量是等质量煤油的3倍以上，且燃烧温度可达3000℃。
• 尾气“变废为宝”：
  传统燃烧后残余的水蒸气（H₂O）和二氧化碳（CO₂）被用作氧化剂，与镁粉发生反应：
  Mg + H₂O → MgO + H₂↑（高温氢气）
  2Mg + CO₂ → 2MgO + C + O₂↑
  释放的氢气与氧气进一步助燃，形成连锁爆燃效应。

3. 稳定性突破

团队通过脉冲式镁粉喷射与尾气流场精准控制，解决了镁燃烧产生的高温对发动机结构的冲击问题，使技术在实验室条件下连续运行超100秒，而传统后燃器仅能维持数十秒。

战略意义：中国高超音速技术“组合拳”

1. 与JF-22风洞的协同

此次测试依托中国自主研发的JF-22超高速风洞（全球唯一可模拟30马赫飞行条件的设备），验证了技术在极端环境下的可靠性。该风洞由中科院姜宗林团队主导，其测试能力比美国LENS风洞（15马赫）领先一倍以上，为高超音速技术开发提供“地基”支撑。

2. 军事与民用双线布局

• 武器化应用：
• 推力翻倍可使高超音速导弹（如“东风-17”改进型）射程延长50%，或实现12马赫突防速度，突破现有反导系统拦截范围。
• 空天飞机有望实现1小时全球打击，或2小时太空往返（参考“筋斗云400”项目）。
• 商业潜力：
  成都凌空天行公司已基于类似技术试飞“云行”超音速客机，若结合镁粉技术，未来或实现上海-洛杉矶30分钟飞行（16马赫）。

3. 国际竞争格局

美国虽在高超音速武器研发上投入巨大（如AGM-183A空射快速反应武器），但其超燃冲压技术仍受限于燃料效率与耐高温材料。俄罗斯的“锆石”导弹虽宣称9马赫速度，但射程不足（500公里）。中国通过镁粉二次燃烧与斜爆震发动机（2025年2月测试成功）的“双技术路线”，已形成对美俄的代际优势。

挑战与未来展望

1. 技术瓶颈待突破

• 镁粉储存与喷射：
  镁易氧化，需开发新型防潮容器与精准喷射系统。
• 热防护：
  高温尾流可能损坏发动机尾喷管，需结合碳化硅复合材料与主动冷却技术。

2. 产业化路径

• 2025年目标：
  完成地面耐久性测试，推动“筋斗云400”发动机搭载实飞验证。
• 2030年愿景：
  实现镁基超燃冲压发动机的商业化应用，覆盖军用高超音速武器、太空旅游与全球即时物流。

从“跟跑”到“领跑”的技术革命

从20世纪依赖进口航空发动机，到如今在高超音速领域实现“镁粉点火”等颠覆性创新，中国正以基础研究突破与工程化能力的双重优势，重塑全球空天竞赛规则。正如俄罗斯媒体所言：“中国科学家正在将科幻变为现实。”而镁粉技术的诞生，或许只是这场“速度革命”的序章。