西工大冲压组合循环发动机：到底能干啥？

7月5日，西工大微博发表的有关自己航天学院的创新团队成功发射了以冲压组合循环发动机为动力的“飞天一号”火箭，这项工程的成功在社会上引起了一轮热议。

西工大微博

稍微了解火箭发射动力的人都知道，当今的现代火箭成功发射的动力，主要是靠喷气。而西工大研发的火箭动力是靠煤炭燃烧的，这可是国际上有关火箭动力方向的第一次成功试验。这是火箭动力机的成功尝试，的确是国际首次。

西工大“飞天一号”合影

可以说，西北工业大学在科技研发这方面是当之无愧的佼佼者。那么，这个冲压组合循环发动机究竟是何方神圣呢？它的优势领域在哪里？为什么西工大会选择这种类型的发动机呢？

冲压组合循环发动机

在人类从蒸汽时代进入到内燃机时代之后，工业制造开始注重于机械效率，所以，能够把其它形式的能转化为机械能的发动机就应运而生，它是一种关于动力的转化装置，比如汽车和航天飞机的发动动力就来源于此。发动机的种类也由它的位置和特点，分为不同的燃料发动机。而火箭发动机本质上就属于喷气发动机，只是需要加上携带氧化剂的飞行器。

冲压发动机

冲压循环发动机，简称冲压发动机，最早由法国工程师雷纳劳伦在1913年提出概念，之后我们就一直在该方面进行研发。冲压发动机的工作原理本质，也是将飞行时迎面进入发动机进气道的空气减速时产生的动能，作为催化燃料的催化剂，提高燃气温度至2000度之上，使其膨胀来产生足以飞行的推力。

简单来说，就是冲压发动机将外界的空气吞下来和肚子里的煤油等燃料混合，两者发生反应后，再将混合物快速喷射出来，达到前进的目的。

发动机原理

冲压发动机的应用领域主要是在航天方面，没有其他原因，纯粹是因为该发动机的产生的速度是可以和音速相媲美的，它的应用范围有三类，分别是亚音速，超音速和超高音速。对于火箭而言，一般采用的都是喷气机，对于超音速冲压发动机所能达到的在亚音速和6倍音速的推进速度，都是在发射导弹这类工程中才能用到的。

超音速发动机

音速能有多快呢？在正常情况下，我们的声音在一秒内可以达到340米。能够超过音速，甚至超过几倍的速度，那得有多快呀？有音速前缀的冲压发动机，它们所使用的燃料也有所差别，亚音速冲压发动机使用的是普通的航空煤油，一般适用于相对应的亚音速靶机。

对于超音速冲压发动机而言，可以与火箭发动机打个配合，用来配置超音速靶机，甚至可以配置集中率极高的防空导弹，要知道，防空导弹作为地空武器系统的核心武器，杀伤力大，命中率高，是防空火力的主力。

亚音速靶机

如果是做普通的动力实验，其实喷气式发动机就是不错的选择，它经常被广泛应用于飞行器这方面，火箭发动机大部分都是喷气式的，这类发动机的燃烧特点就是前文提到过的靠空气所产生的反作用力来发动，不光如此，火箭发动机依靠在燃料上的种类分为固体燃料火箭发动机和液体火箭发动机。

火箭发动机

为什么西工大会选择冲压发动机

冲压发动机的组成部分很简单，只有将动能转换成静压能的扩压器，以耐高温材料制作而成的燃烧设备——燃烧室，和作为涡轮发动机组成部分之一的尾喷管，看似简单的设备，却能爆发出极大的力量。得益于这种三段式的简单构造，冲压发动机的质量很轻，但是能够产生极大的推力，仅仅凭这两点，就非常符合航天设备的部件要求。

冲压发动机

不仅如此，经过相关测试，冲压发动机可以产生的最快速度能够达到音速的4倍，最新测试出的飞行高度可以达到32000米。但是长路漫漫，国家的科研能力日益增长，科研道路越走越广，谁又能轻易对冲压发动机的能力范围划下范围呢？

冲压发动机和喷气式发动机的区别有很多，其中最明显的区别就是它没有能够利用旋转叶片来给空气做功继而提升气压的压气机。

喷气式发动机

也就是说，冲压发动机的发动并不需要燃气涡轮，燃气涡轮常被用于船只，车辆，甚至是坦克这些大型器械，为的是这些装备有足够大的空间来运转。因为结构比较复杂，本身具备的重量并不轻，因此燃气涡轮经常会被应用于中大型的飞机，更是适用于超音速飞机。

正因如此，没有压气机的冲压发动机，是不被欢迎用作中大型飞机的主要发动装置的，如果非要强揽这个瓷器活的话，那它就只能来到辅助的位置，也就是西工大使用的冲压组合循环发动机，本质上都是冲压发动机与其它发动机的组合。

燃气涡轮

冲压发动机的用途并不广泛，大体都是航天范围内的武器，虽然我们的愿望是世界和平，但是国家还是要在拥有一定的军事实力的基础之上，才能确保自身的领域和同胞不受到他人侵害。在超音速飞机这方面，冲压发动机并不是主位，而是改为辅助自身缺少的涡轮喷气发动机，将其放置在进气道中，这样两者就可以相辅相成，取长补短。

涡轮喷气发动机

还有一种应用就是导弹，也包括前文提到过的地空导弹，得益于冲压发动机的低成本，高效率，军事基地也在致力于研究可以远程飞行的洲际飞航导弹。

总结

是以，西北工业大学的创新团队才会采用冲压组合循环发动机来发射火箭，这一项成功实验的工程，的确给国际研究上带来了新的思路。西北工业大学是我国的一流科研大学，有不少学生都在火箭领域颇有建树，相信在未来，我国还有越来越多的学子成为扩宽科研道路的一员。