超聲速燃燒沖壓式發(fā)動(dòng)機(jī)，簡稱超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，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(jìn)劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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。

超高速飛行夢

從想象變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

“沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是沖壓空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的簡稱，它利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)后減速增壓，再進(jìn)入燃燒室與燃料混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)饨?jīng)尾噴管膨脹加速后排除，從而產(chǎn)生推力。”北京動(dòng)力機(jī)械研究所所長劉振德說，“這種動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)簡單，而且超聲速飛行時(shí)經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)地面點(diǎn)火試驗(yàn)，證明了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)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(yàn)研究。“上世紀(jì)40年代后期，美國‘大黃蜂’計(jì)劃、法國‘Leduc-010’飛機(jī)等項(xiàng)目，都先后成功開展了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)飛行試驗(yàn)。”劉振德說，“到了50年代的時(shí)候，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就開始進(jìn)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(dòng)機(jī)作為動(dòng)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(jī)所采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)上，這一飛行馬赫數(shù)即已達(dá)到3.2以上，高度24千米。與此同時(shí)，美國開始進(jìn)行超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)概念方案和部件試驗(yàn)等探索性研究。“這一時(shí)期，整體式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)極大地促進(jìn)了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用。”劉振德說，“而從80年代以來，超聲速遠(yuǎn)程攻擊導(dǎo)彈武器對沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)提出了急迫的需求，一大批高性能沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)被陸續(xù)研制，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也進(jìn)入了黃金發(fā)展期。”

據(jù)他介紹，而今的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)以高超聲速導(dǎo)彈、空天飛機(jī)等為應(yīng)用背景，高超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)成為研究熱點(diǎn)，各世界強(qiáng)國竟相開展了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究工作。

中國沖壓夢

我們需要“爭氣”機(jī)

“我國沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)在錢學(xué)森的倡導(dǎo)下，在1957年組建了沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究室，也就是現(xiàn)在北京動(dòng)力機(jī)械研究所的前身，那個(gè)時(shí)候開始，我國也啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的意圖，布置我們從試驗(yàn)設(shè)備入手開始研究。并告訴我們，搞沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是國防需要，是‘爭氣’機(jī)，要為中國人民爭氣。可當(dāng)時(shí)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(gè)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)，但是由于保密，直到他畢業(yè)回國，也沒看到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的真實(shí)面目。

“誰也不會(huì)把最先進(jìn)的東西給我們，創(chuàng)新不能靠別人。”劉院士與大家一起做了大量開創(chuàng)性的研究工作，他主持翻譯的《沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與火箭發(fā)動(dòng)機(jī)原理》，成為當(dāng)時(shí)我國沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)研制的重要參考資料。

經(jīng)過老一輩創(chuàng)業(yè)者的不懈努力，我國于1960年實(shí)現(xiàn)了第一臺(tái)沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的成功點(diǎn)火；1969年，我國首型沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)取得飛行試驗(yàn)成功，使中國成功跨入世界上少數(shù)幾個(gè)掌握沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的國家行列。

“在隨后的幾十年里，我國立足于自主研發(fā)，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)保持了與國際先進(jìn)技術(shù)水平的同步。”劉振德說。

下一個(gè)百年

沒有最快，只有更快

為紀(jì)念沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)問世百年，全面展示我國沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)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，9月4日，以“紀(jì)念沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)問世百年”為主題的第四屆沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)交流會(huì)在北京召開。

“這是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)交流的一場‘國家級(jí)盛會(huì)’。”中國航天科工集團(tuán)公司科技委副主任承文說。之所以稱之為“盛會(huì)”，是因?yàn)樵跒槠趦商斓募夹g(shù)交流會(huì)聚集了國內(nèi)12家科研機(jī)構(gòu)、10所高校的院士、專家和代表，大會(huì)還特為獲得首屆“興洲獎(jiǎng)”獲獎(jiǎng)?wù)哳C獎(jiǎng)。

承文表示：“從2005年首次召開以來，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)交流會(huì)充分發(fā)揮技術(shù)交流主渠道的作用，為國內(nèi)各高校、科研院所、軍工單位實(shí)現(xiàn)大協(xié)作搭建了溝通合作的橋梁，為我國沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展作出了很大的貢獻(xiàn)。未來，主辦方中國航天科工集團(tuán)公司科技委希望將這一盛會(huì)打造成為具有國際影響力的交流平臺(tái)，促進(jìn)科技創(chuàng)新和進(jìn)步。”

“從萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)開始，人類就開始了與速度的賽跑，科學(xué)家從來都沒有停止過追尋更快的速度。”承文說，“在沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)踏上新的百年征程的今天，促進(jìn)技術(shù)溝通和學(xué)術(shù)交流，推動(dòng)我國航天動(dòng)力技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，無疑是對迅速成長起來的年輕一代沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)專家的一種巨大的鼓舞和鞭策。”