超燃冲压发动机：说说超声速巡航导弹的“风火轮”
高超声速巡航导弹是当今各军事大国竞相发展的一种先进导弹 。 它的飞行速度大于5马赫 ， 具有速度快、射程远、精度高、威力大、生存力强等特点 。 高超声速巡航导弹在某些情况下甚至不需要安装战斗部 ， 依靠自身的动量就足以对目标造成大的毁伤 。 极高的飞行速度使其很容易突破现有的武器防御系统 。 美国《大众机械师》杂志称：按照目前的技术水平 ， 导弹防御系统将只有大约20秒的时间击落一枚高超声速导弹 。 对于防空指挥官来说 ， 这几乎没有足够的时间来完成准备工作 ， 更不用说发射导弹击落来袭高超声速导弹了 。
那么 ， 是什么让这种导弹如此神速？原因很多 ， 其中相当关键的是它拥有真正的风火轮——超声速燃烧冲压发动机（后文简称超燃冲压发动机） 。 超燃冲压发动机是一种吸气式动力装置 ， 主要由进气道、隔离段、燃烧室、尾喷管四部分组成 。 进气道捕获超声速空气气流 ， 巧妙地利用激波链结构实现加压 ， 通过隔离段的调节 ， 使得超声速气流能在燃烧室中与燃料充分混合、稳定地燃烧 。 之后 ， 尾喷管对燃烧室产生的高超声速气流进行膨胀并产生巨大推力 。
超燃冲压发动机通常以煤油、液氢为燃料 ， 近年来为同时满足发动机降温需求和燃油裂解雾化需求 ， 碳氢成为备受关注的燃料 。 碳氢燃料既能用来吸收发动机散发的热量 ， 同时依靠吸收的热量可使大分子煤油变成如甲烷、乙烯等小分子气态燃料 ， 使燃烧反应更加高效地进行 。 与采用火箭发动机的导弹相比 ， 采用超燃冲压发动机的高超声速巡航导弹具有相当明显的优势 。 一方面是具有更大比冲 ， 消耗相同单位质量的燃料能够产生出更大的推力 。 据计算 ， 相同条件下 ， 超燃冲压发动机产生的推力比火箭发动机大3倍以上 。 另一方面是续航能力更强 ， 火箭发动机必须携带足够多的推进剂 ， 其中氧化剂占到推进剂总量的一多半 ， 这使得飞行器的其他有效载荷和内部空间大大减少 。 超燃冲压发动机自身不必携带氧化剂 ， 依靠进气道吸入的空气便可提供足够的氧气来供给燃烧 ， 这使它可以携带更多燃料增加航程 。 从一定程度上讲 ， 超燃冲压发动机不仅让导弹踏上了风火轮 ， 而且翻上了筋斗云 ， 成为让现有的武器防御系统看得见、追不上的攻击利器 。 但是 ， 超燃冲压发动机无法在静止状态下启动 ， 必须依靠火箭发动机加速到超声速时 ， 它才能启动并发挥作用 ， 进而使导弹的飞行速度达到6马赫至25马赫 。
当前 ， 高超声速巡航导弹已经成为世界各国研发的热点 。 俄罗斯的锆石已经进入实质性的试射阶段 。 美国的X-51A乘波者进行试飞后正在不断完善 。 法、德、日、印、澳等国对此的研究也在紧锣密鼓地进行 。 由此来看 ， 作为可能改变战争形态的高超声速巡航导弹的风火轮 ， 超燃冲压发动机的研发还将迎来新的一轮热潮 。
【超燃冲压发动机：说说超声速巡航导弹的“风火轮”】（作者：王思博 单位：航天工程大学）
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