超声速燃烧冲压式发动机

超音速燃烧冲压发动机，简称超燃冲压发动机，可以在爬升过程中从大气中获取氧气。放弃携带氧化剂，从飞行中获取氧气，节省重量，意味着在消耗相同质量推进剂的情况下，超燃冲压发动机可以产生4倍于火箭的推力。

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超燃冲压发动机是指燃料在超音速气流中燃烧的超燃冲压发动机。使用碳氢燃料时，超燃冲压发动机的飞行Ma数在8以下，使用液氢燃料时，飞行Ma数可达6~25。超音速或高超音速气流在进气道中膨胀到4马赫的较低超音速，然后燃料从壁面和/或者将气流中的突起物喷入，与超音速燃烧室内的空气混合后燃烧，最后燃烧后的气体通过扩张喷嘴排出。 www.qwbaike.cn

高超声速飞行器（航班号m超过5倍音速的有翼和无翼飞机）是未来军用和民用飞机的战略发展方向，被称为继推进器、继涡轮喷气推进飞机之后航空史上的第三次革命。超燃冲压发动机是实现高超声速飞行器的首要关键技术，是21世纪以来世界各国竞相发展的热点领域之一。 www.qwbaike.cn

国外比较发达的超燃冲压发动机有超燃冲压发动机/增压双模冲压发动机和亚燃烧/双燃烧室超燃冲压发动机。亚燃/超燃冲压发动机可以在两种模式下工作超燃冲压发动机和超燃冲压发动机。发动机飞行数大于6时实现超音速燃烧，马赫数低于6时。实现亚音速燃烧。美国、俄罗斯对该型发动机进行了研究，美国宇航局正在对该型发动机进行飞行测试。亚燃/超燃冲压发动机的进气道分为两部分：来流一部分导入亚音速燃烧室，另一部分通过剩余来流发动机的制动原理导入超音速燃烧室。这种发动机适用于巡航导弹等一次性飞行器。 www.qwbaike.cn

超燃冲压发动机虽然有很多优点，是高超声速飞行器的最佳吸气动力，但它不能独立完成从起飞到高超声速飞行的全过程，所以人们提出了组合动力的概念，这种方案的马赫数范围为0－15用于载人的空天飞机，可以在地面起飞和降落。涡轮是国外研究的主要组合式超燃冲压发动机/超燃冲压和火箭/超燃冲压等。这种组合发动机可能成为21世纪可重复使用的空天飞机从地面起飞和降落的动力。 www.qwbaike.cn

使用超燃冲压发动机作为驱动力并不是一个新概念。国外超燃冲压发动机技术的发展已有50多年的历史。在20世纪90年代，记录了最早的专利。20世纪60年代中期，一些超燃冲压发动机已经进行了飞行测试，最高速度达到7马赫.3。通用电气公司、联合技术公司、马夸特公司、约翰·典型的氢燃料超燃冲压发动机由霍普金斯大学的APL实验室和NASA的兰利研究中心开发（同样的燃料也用于航天飞机和其他液体火箭助推器）

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20世纪80年代中期，美国政府启动了由超燃冲压发动机驱动的国家空天飞机计划。然而，随着冷战的结束、由于财政吃紧，美国政府不得不取消了1994年的计划，当时他们已经投入了近20亿美元。2004年，美国国家航空航天局 s HyperX计划完成，成功进行了两次氢燃料超燃冲压发动机飞行试验。两次飞行都以单一的速度和高度持续了几秒钟。 www.qwbaike.cn

同年末，X－43A超燃冲压发动机试验飞行器创造了马赫数9.6的记录。美国空军正在尝试使用下一代超燃冲压发动机技术，在一定的速度和高度范围内加速飞机，并使用液态烃燃料作为发动机燃料，同时也用它来冷却发动机。

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超燃冲压发动机可以在爬升过程中从大气中获取氧气。放弃携带氧化剂，从飞行中获取氧气，从而减轻重量。

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从概念和原理探索阶段进入了以飞行器为应用背景的技术发展早期。据预测，到2010年，以这种发动机为动力的高超音速巡航导弹将问世。到2025年，以此为动力的高超音速轰炸机和空天飞机将可能投入使用。

首先，超燃冲压发动机具有结构简单的优点、重量轻、成本低、单位推力（推进剂单位质量流量产生的推力）高速的优点。与火箭发动机相比，超燃冲压发动机不需要携带氧化剂。 www.qwbaike.cn

所以它的有效载荷更大，适用于高超音速巡航导弹、高超声速航空器、跨大气层飞行器、可重复使用的航天发射器和单级轨道航天飞机的动力。由于其重要的军事和航空航天应用前景，超燃冲压发动机引起了世界各国的关注。昂贵的试验费用是制约超燃冲压发动机发展的主要因素之一。 www.qwbaike.cn

第二，超燃冲压发动机的缺点是它可以 t本身静止启动，必须用助力的方法推进到一定速度才能有效工作，低速性能不好。

经过多年的发展，国外已经研究和设计了多种超燃冲压发动机方案。主要包括普通超燃冲压发动机、亚燃/超燃冲压发动机双模式冲压发动机、亚燃/双燃烧室超燃冲压发动机、吸气式预燃室超燃冲压发动机、喷射器超燃冲压发动机、整体火箭液体超燃冲压发动机、固体双模冲压发动机和超燃冲压发动机等。其中，双模冲压发动机和双燃烧室冲压发动机是研究最多的两种类型。 www.qwbaike.cn

双模态冲压

亚燃/超燃冲压发动机是指可以在两种模式下工作的发动机超燃冲压发动机和超燃冲压发动机。当发动机飞行数小于6时，在超燃冲压发动机进气道产生正激波，实现亚音速燃烧；当M数大于6时，实现超声速燃烧，使超燃冲压发动机的M数下限降低到3，扩大了超燃冲压发动机的工作范围。 www.qwbaike.cn

美国、该型发动机在俄罗斯已有研究，俄罗斯多次试验的超燃冲压发动机就是该型发动机。NASA即将进行飞行测试的也是这种发动机。这种超燃冲压发动机可用于高超音速巡航导弹、无人驾驶飞机和有人驾驶飞机。 www.qwbaike.cn

双燃烧室冲压

对于使用碳氢燃料的超燃冲压发动机，当发动机处于M3 4时.在5范围内工作时，燃料不容易着火为了解决这个问题，。人们提出了亚燃/双燃烧室超燃冲压发动机的概念。这台发动机的进气口分为两部分：一部分来流被导入亚音速燃烧室，另一部分被导入超音速燃烧室。亚音速燃烧室的突然膨胀作为超燃冲压发动机燃烧室的点火源，使燃料的热量在低M数时得到有效释放。由于亚燃预燃室以富油方式工作，所以不存在在贫油条件下进行亚燃冲压的燃烧室-进气道不稳定性。这种方案技术风险小，开发成本低，更适合巡航导弹等一次性飞行器。掌握这项技术的主要是美国霍普金斯大学的应用物理实验室。

超燃组合

虽然超燃冲压发动机有很多优点，是高超声速飞行器的最佳吸气动力，但它不能独立完成从起飞到高超声速飞行的全过程，所以人们提出了组合动力的概念。早在20世纪50年代，超燃冲压发动机概念论证时，人们就提出了基于超燃冲压发动机的组合动力方案该方案的M数范围为0~15甚至25。用于能在地面起飞和降落的载人航天飞机。已经研究了许多类型的组合式超燃冲压发动机，包括涡轮/亚燃/超燃冲压、火箭/超燃冲压等。这种发动机将成为21世纪空天飞机从地面起飞和降落的动力。

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原理

冲压发动机的原理比涡轮喷气发动机发现的早得多无非是空气以超音速进入发动机燃烧室，与燃油一起被点燃空气由于自身的能量，不需要再压缩，因此可以完全省略涡轮和相关的复杂设计，简化喷气发动机的结构。

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范畴

与一般冲压发动机不同的是，发动机的气流在进气前后都保持在5马赫以上。。但一旦气流速度达到5马赫以上的高超音速，气流减速和增压带来的高压高强度和高温将超过发动机材料的耐久极限。所以，解决这个问题最好的办法就是高超音速吸气，燃烧后立即高超音速弹射。这样，发动机中截留的静压和静温就不会威胁到发动机的正常工作。其中，超燃冲压发动机的关键技术难点之一是点火技术添加燃料，以高超音速点燃，无异于在龙卷风中点燃一根火柴！ www.qwbaike.cn