超聲速燃燒沖壓式發(fā)動機，簡稱超燃沖壓發(fā)動機，可以在攀升過程中從大氣里攫取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，節(jié)省重量，就意味著在消耗相同質(zhì)量推進劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動機能夠產(chǎn)生4倍于火箭的推力。
從1913年法國工程師雷納·勞倫提出沖壓發(fā)動機概念，人類已經(jīng)在這條與速度賽跑的路上前行了整整一百年。
這個9月，以“紀念沖壓發(fā)動機問世百年”為主題的第四屆沖壓發(fā)動機技術(shù)交流會在北京召開。
這場沖壓發(fā)動機技術(shù)交流“國家級盛會”不僅帶人們回顧了我國沖壓發(fā)動機事業(yè)發(fā)展歷程中經(jīng)歷的巨大變化和取得的輝煌成就，更為促進沖壓發(fā)動機領(lǐng)域的科技創(chuàng)新和進步提供了一個具有國際影響力的交流平臺。
超高速飛行夢從想象變?yōu)楝F(xiàn)實
“沖壓發(fā)動機是沖壓空氣噴氣發(fā)動機的簡稱，它利用迎面氣流進入發(fā)動機后減速增壓，再進入燃燒室與燃料混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃氣經(jīng)尾噴管膨脹加速后排除，從而產(chǎn)生推力。”北京動力機械研究所所長劉振德說，“這種動力裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且超聲速飛行時經(jīng)濟性好，且自身重量輕、推重比大。”
據(jù)劉振德介紹，在這一概念被雷納提出后的20年間。“最初，想法只停留在圖紙上，很多有關(guān)沖壓發(fā)動機的研究都只在人們的設(shè)想之中。”
直到1935年，法國工程師雷內(nèi)·萊杜克完成了世界上首次沖壓發(fā)動機地面點火試驗，證明了沖壓發(fā)動機作為推進裝置的可行性，那之后，德國、英國、美國以及前蘇聯(lián)等國都積極開展了相關(guān)理論和試驗研究。“上世紀40年代后期，美國‘大黃蜂’計劃、法國‘Leduc-010’飛機等項目，都先后成功開展了沖壓發(fā)動機飛行試驗。”劉振德說，“到了50年代的時候，沖壓發(fā)動機就開始進入工程應(yīng)用階段了。”
美國“波馬克-B”地對空導(dǎo)彈、“黃銅騎士”艦空導(dǎo)彈、英國“警犬”地空導(dǎo)彈、“海標(biāo)槍”艦空導(dǎo)彈、前蘇聯(lián)“SA-4”地空導(dǎo)彈等，這些都是采用馬赫數(shù)在2.0至3.0之間的液體沖壓發(fā)動機作為動力裝置的導(dǎo)彈系統(tǒng)。
而在60年代的美國“D-21”高空高速無人機所采用沖壓發(fā)動機上，這一飛行馬赫數(shù)即已達到3.2以上，高度24千米。與此同時，美國開始進行超燃沖壓發(fā)動機概念方案和部件試驗等探索性研究。“這一時期，整體式?jīng)_壓發(fā)動機技術(shù)極大地促進了沖壓發(fā)動機的發(fā)展和應(yīng)用。”劉振德說，“而從80年代以來，超聲速遠程攻擊導(dǎo)彈武器對沖壓發(fā)動機提出了急迫的需求，一大批高性能沖壓發(fā)動機被陸續(xù)研制，沖壓發(fā)動機也進入了黃金發(fā)展期。”
據(jù)他介紹，而今的沖壓發(fā)動機以高超聲速導(dǎo)彈、空天飛機等為應(yīng)用背景，高超聲速沖壓發(fā)動機成為研究熱點，各世界強國竟相開展了超燃沖壓發(fā)動機研究工作。
中國沖壓夢 我們需要“爭氣”機
“我國沖壓發(fā)動機事業(yè)在錢學(xué)森的倡導(dǎo)下，在1957年組建了沖壓發(fā)動機研究室，也就是現(xiàn)在北京動力機械研究所的前身，那個時候開始，我國也啟動了大量開創(chuàng)性的研究工作。”
“剛剛來到單位，粱守槃教授在談話中提到我國發(fā)展沖壓發(fā)動機的意圖，布置我們從試驗設(shè)備入手開始研究。并告訴我們，搞沖壓發(fā)動機是國防需要，是‘爭氣’機，要為中國人民爭氣?？僧?dāng)時這一技術(shù)在國內(nèi)還是空白，誰也沒見過，更沒學(xué)過。幾天后在他的辦公室，梁教授在一張紙上簡單地畫了一個原理圖，這才讓我們恍然大悟，也正是這張簡圖開啟了我國沖壓發(fā)動機研制之路。”這段往事，一直深深刻在中國工程院院士、我國沖壓發(fā)動機事業(yè)的主要開創(chuàng)者之一劉興洲的記憶里。雖然后來到蘇聯(lián)留學(xué)學(xué)的是沖壓發(fā)動機，但是由于保密，直到他畢業(yè)回國，也沒看到?jīng)_壓發(fā)動機的真實面目。