說起航空發動機，多數人第一反應就是落後美國很多，少說也有20年，事實真的如此嗎？
並非如此！航空發動機分為很多類，例如活塞發動機、渦軸發動機、渦槳發動機、渦噴發動機、渦扇發動機、衝壓發動機、變循環發動機、組合循環發動機、爆震發動機。
不可否認，在現有的幾大類航空發動機我國仍然落後於美國，但在新概念發動機方面我國卻大有全面趕超美國之勢，比如爆震發動機。
國內脈衝爆震發動機研究論文截圖
一、什麼是爆震發動機？
爆震發動機是基於爆震燃燒原理的新型動力裝置，利用脈衝/連續旋轉爆震波產生的高溫、高壓燃氣來產生推力的新概念發動機,爆震發動機又根據實現方式的不同分為脈衝爆震發動機（PDE）、旋轉爆震發動機（RDE）和斜爆震發動機（ODE）。
PDE每次起爆都需要點火，而RDE只需要一次起爆即可。相比PDE，RDE的重量更輕，使用燃料更少，卻能產生更大的推力，推重比可達20。PDE和RDE適合5-6馬赫的准高超飛行，而ODE可以達到6-17馬赫的更高速度。因此，中美兩國在爆震發動機領域的研究逐漸轉向RDE和ODE。
連續旋轉爆震發動機（RDE）可作為商業航天火箭動力，高速無人機動力，燃氣輪機動力，應用於各類火箭和導彈、臨近空間飛行器、軍用飛機、無人機等領域。連續旋轉爆震發動機在商業應用上，具有極高的價格競爭優勢，相較其他類型同等推力產品可降低一半以上成本，具有極大的軍事和商業應用價值。斜爆震發動機則可應用在高超音速飛行器上，今後甚至可以基於這種發動機研製出新概念高超音速客機，2小時全球到達，應用在導彈上則將成為攔截難度非常大的高超音速武器。
我國斜爆震發動機原理樣機風洞測試照片
一旦RDE技術發展成熟以後，這種發動機還可以與渦扇發動機結合，成為繼變循環發動機之後的下一代航空發動機，也稱為第7代航空發動機，也稱為自增壓發動機。而ODE技術成熟之後，則可以成為兩級組合空天飛機的一級動力。因此，爆震發動機是一類技術前景十分廣闊的未來航空動力。
二、相比渦扇發動機，爆震發動機有什麼優勢？
1、效率高
爆震發動機可以看成定壓力燃燒，而渦扇發動機都是定容燃燒。由於爆震波的傳播速度極快，達到每秒幾千米，因此，爆震發動機整個燃燒過程接近定壓燃燒。由於定壓燃燒的熱循環效率大大高於定容燃燒，達到49%，而定容燃燒效率僅為27%，因此爆震發動機相比渦扇發動機還具有熱效率更高的優勢。
2、推重比高
與傳統發動機相比，爆震發動機省去了壓氣機、渦輪機等部件，具有結構簡單、推重比高、成本低廉等特點。據估計，脈衝爆震發動機的推重比可達20，並且未來還有可能繼續提升，而現有最先進渦扇發動機的推重比僅12～13。
3、飛行包線更寬，最高可達17馬赫。
研究表明，渦扇發動機最高只能支持飛行器在0-3馬赫速度區間內飛行，即便是渦輪-衝壓發動機也只能在0-5馬赫速度區間內飛行。然而爆震發動機不僅能夠零速度啟動，而且最高飛行速度可達5馬赫以上，其中斜爆轟發動機最高飛行速度甚至可以達到17馬赫。
斜爆震發動機工作原理示意圖
三、中美爆震發動機誰進展更快？
在爆震發動機領域，中美兩國成果最多，技術水平最高，通過對比中美在爆震發動機領域的技術進展，我們可以了解我國在爆震領域的技術水平。為避免誤會，在此聲明，以下消息均來源於國內外媒體公開報道。
1、美國爆震發動機研究進展。
2003年，普惠公司與波音公司聯合研製了全尺寸、飛行進氣條件下的五管PDE驗證樣機ITR-2。該樣機完成了模擬飛行馬赫數（Ma）2.5、飛行高度12192m條件下的地面試驗，實現了單管工作頻率80Hz穩定工作，產生推力約6700N，最小單位燃料消耗率僅為0.08kg/（N·h）。此外，普惠公司的研究還表明，採用碳氫燃料時，純PDE的最大飛行速度可達Ma4，若採用氫燃料，飛行速度還能提高。
PDE驗證樣機ITR-2測試照片
2008年1月31日，由美國空軍研究實驗室（AFRL）領導研究的PDE在莫哈維機場進行了首次試飛驗證，由經過改裝的代號為“Long E-Z”的小型飛機採用傳統的渦扇發動機進行起飛與降落，飛行期間切換四管PDE工作了10s，飛行高度約為30m，產生高於 890N的推力。這次飛行試驗對PDE工程化研究具有劃時代的意義，證明了PDE作為動力裝置的潛力。
2010年得克薩斯大學阿靈頓分校設計製造了一種大尺寸單管旋轉閥的脈衝爆震發動機，爆震管直徑為 10cm，採用預蒸發的煤油做燃料，空氣做氧化劑，並進行了地面驗證試驗。初次的循環試驗獲得了大約980N的峰值推力，火焰傳播速度在1288～1530m/s，達到了亞C-J爆震波速。
2020年5月，美國中央佛羅里達大學的一個研究小組跟空軍研究實驗室的旋轉爆震火箭發動機（RDRE）項目的合作團隊聲稱已經建立並測試了一個工作實驗室模型。據悉，該模型是一個3英寸的銅試驗台，使用氫和氧的混合物作為燃料，測試中產生了200lbf的推力。該研究小組負責人聲稱，美國空軍的目標是在2025年進行一次火箭發射飛行試驗。
美國研製的旋轉爆震火箭發動機的測試照片
2021年5月17日，美國中央佛羅里達大學的工程師們一直在開發一種斜爆震發動機（ODE），該發動機利用了持續的，被約束的爆炸原始動力。現在，他們已經成功地啟動了該發動機，並首次在發動機內捕獲並穩定了固定的持續爆震，將其強大的爆震轉化為推力，並成功運行3秒。
2、中國研究爆震發動機研究進展。
2002年，西北工業大學在國內率先完成了兩相脈衝爆震燃燒原理性試驗，而後突破了高頻工作關鍵技術，最高單管兩相爆震頻率高達140Hz，採用氣態燃料時單管最高頻率已達200Hz；進行了由渦輪增壓器和脈衝爆震燃燒室組成的混合式PDE以及六管並聯PDE研究；研究了起爆方式、進氣方式、尾噴管形式、引射器等對性能的影響，突破了諸多關鍵技術並掌握了相關設計方法和對性能的影響規律。基於多年積累，西北工業大學研製了國內首台PDRE地面演示驗證樣機，並成功進行了多次地面滑跑試驗。
西北工業大學研製的PDRE地面演示驗證樣機
南京航空航天大學主要側重於脈衝爆震燃燒技術的工程化應用研究，研究內容具有很強的實用性和針對性。他們在脈衝供油、供氣、點火、單級起爆、兩相爆震燃燒、縮短爆燃向爆震轉變距離等關鍵技術的研究中取得了顯著進展，並完成了帶旋轉閥的三管PDE基礎原理樣機研製；還進行了氣動閥式PDE原理樣機研究，在常溫常壓條件下以汽油為燃料、空氣為氧化劑的試驗條件下產生了充分發展的脈衝爆震波，獲得1300N的最大推力。
2017年3月6日，第21屆國際航天飛機和高超聲速系統與技術大會，在廈門舉行，我國姜宗林團隊直接展示了660毫米直徑的連續旋轉爆轟發動機試驗性樣機。
2019年3月，民營企業重慶推重比動力科技有限公司在重慶大學的幫助下，完成首台多管並聯脈衝爆震發動機點火試車。
2020年12月11日，中科院力學所高溫氣體動力實驗室的姜宗林團隊在《航空學報》上發表文章，宣布已經在M9風洞里進行氫燃料的斜爆震發動機的成功測試，斜激波在理論上可以達到M16以上。
2021年12月，媒體報道稱，重慶推重比動力科技有限公司自主研製的H1-M連續旋轉爆震發動機已完成數十次熱試車考核，實測技術指標基本達到試驗設計要求，為推重比公司後續研製基於爆震推進的液體火箭發動機奠定了階段基礎。
H1-M連續旋轉爆震發動機
2022年5月1日，清航空天清航壹號旋轉爆震衝壓發動機飛行試驗評審會圓滿召開。評審專家一致認為，清航壹號旋轉爆震衝壓發動機圓滿完成預定科學試驗任務，達到試驗目的。這是國際範圍內旋轉爆震衝壓發動機首次飛行試驗。
2022年7月30日，重慶推重比動力科技有限公司研製的H1-M連續旋轉爆震發動機成功完成百米軌道滑跑試驗，最大滑跑距離達到100米。報道稱該發動機的設計推力為100N，調節範圍為40%~150%，累計工作次數超過30次、累計工作時間約300s，試驗考核均已達標，計劃2年後推出產品。
由於我國在新概念發動機方面的研究進展並不完全公開，上述消息也僅是公開的消息，我國在爆震發動機領域的實際成果只會更多。
結論：對比發現，我國在旋轉爆震發動機和斜爆震發動機領域均已經領先於美國同行！當然，我國領先的幅度並不大，仍需再接再厲。歐美國家科研團隊向來很注重節假日，而我國科研團隊工作強度更大，很多甚至一年到頭都沒幾天假期。此外，我國是世界上工業體系最完整的國家。因此，不出意外的話，我國的研製團隊將憑藉更完整的工業體系，更高的工作強度贏得爆震發動機研製競賽，全面領先美國同行！
