GE與洛馬聯合演示旋轉爆震沖壓發動機 欲彌合高超聲速效率鴻溝

通用電氣航空（GE Aerospace）與洛克希德·馬丁公司近日宣布，雙方已成功聯合演示一種新型液體燃料旋轉爆震沖壓發動機（RDRJ），試圖通過這一全新推進系統與戰術進氣道設計，彌補當前高超聲速飛行在效率上的“缺口”，推動高超聲速武器向更高效、更可量產方向發展。

報道指出，高超聲速飛行被視為自1947年人類突破音障以來推動飛行包線的又一次重大跨越，而旋轉爆震技術則被視為推進領域的“量子飛躍”；如今二者結合，意味著相關技術已從早期的可行性驗證階段邁向工程化優化階段，工程師開始將效率問題置于核心位置。 能夠實現超過5倍音速的飛行，在軍民領域都具有巨大潛力，但現有技術仍有諸多待改進之處，其中以采用沖壓發動機推進的高超聲速導彈在效率方面的短板尤為突出。

文章介紹，傳統沖壓發動機本質上是一種幾乎沒有運動部件的噴氣發動機，其并不依靠渦輪機械壓縮進氣，而是利用自身高速前向運動帶來的動壓將空氣壓縮后送入燃燒室。 然而，要讓此類沖壓發動機正常點火工作，飛行速度通常至少要達到馬赫3，這意味著導彈或飛行載具在初始階段必須依賴體積龐大、推力強勁的火箭助推器將其加速至點火速度。

為破解這一難題，GE與洛馬計劃采用旋轉爆震發動機在導彈飛行早期提供加速，通過在一段開放圓柱通道內維持一股以超音速傳播的燃料爆轟波，使其在通道內環形循環，同時持續注入燃料與水，實現自持的高壓燃燒循環。 這種結構可在燃燒過程中維持壓力，而非像傳統燃燒室那樣依賴亞音速火焰面，從而顯著提升能量利用效率。

根據介紹，這類旋轉爆震發動機相比常規發動機效率可提升約25%，由此可顯著縮小體積和重量。 更重要的是，它能夠在亞音速條件下工作，并可通過構型與流道調節，在超音速條件下充當沖壓發動機，在高超聲速條件下則切換為超燃沖壓發動機（scramjet），從而大幅降低所需火箭助推器的規模。 設計上的簡化意味著未來有望出現結構相對簡單、成本較低、可大規模生產的高超聲速導彈。

在這項聯合演示中，洛克希德·馬丁的關鍵貢獻是其為雙模沖壓發動機（DMRJ）設計的高速戰術進氣道，該進氣道可與旋轉爆震核心進行匹配，使發動機在不同速度范圍內在沖壓與超燃沖壓兩種模式間切換。 這一進氣系統同時瞄準了爆震發動機在不同高度工況下工作適應性差這一長期難題，通過調諧進氣與爆震波場的耦合，使發動機能夠在多高度、多馬赫數環境中維持工作，但其背后需要極其復雜的計算流體力學分析來管理高度復雜的激波結構。

洛馬先進項目副總裁兼總經理蘭迪·克賴茨表示，經過兩年的內部投入，這次演示證明了協作、創新與共同承諾的力量，目標是在“相關性速度”上向戰斗人員交付負擔得起的作戰能力。 他稱，這種緊湊型沖壓發動機方案凝聚了洛馬在沖壓進氣道設計方面的專長，可在極端速度下提供更遠射程，公司致力于在威脅環境日益激烈的背景下，為美國高超聲速能力提供更先進的推進系統。

據介紹，此次演示項目以洛克希德·馬丁官方發布為信息來源，顯示美軍在高超聲速武器領域正在從單純追求高速度轉向在速度、射程、成本與規模化生產能力之間尋求新的平衡，而旋轉爆震沖壓發動機與新一代戰術進氣道的結合，被視為實現這一目標的關鍵路線之一。