宋忠平：「飛天一號」動力系統有啥新意？

「飛天一號」火箭衝壓組合動力由西北工業大學航天學院空天組合動力創新團隊牽頭研製，近日在西北一個基地發射成功。這是國際首次驗證了煤油燃料火箭衝壓組合循環發動機火箭/亞燃、亞燃、超燃、火箭/超燃的多模態平穩過渡和寬域綜合能力，突破了熱力喉道調節、超寬包線高效燃燒組織等關鍵技術，飛行試驗圓滿成功。

西工大研製的「飛天一號」到底有多厲害？從公布的飛行器外形來看比較特殊，這實際上就是高超音速飛行器的基本形式。整個飛行器就是一個高超音速飛行器和組合動力的組合體。

眾所周知，西工大是工程類的三所航校之一，技術基礎紮實，人才濟濟。從能搜集到已公布的信息來看，這次試驗是國際上首次技術驗證，填補了國際動力技術領域的空白，即以煤油作為燃料的火箭衝壓組合循環發動機。

此次公布宣傳中的字數不多，但關鍵詞不少。一是火箭/衝壓發動機燃燒劑是單一的煤油，由於還具備火箭發動機的功能，必須攜帶有液氧作為氧化劑，畢竟這款組合發動機是火箭和衝壓兩個動力系統組合起來的特殊發動機。另一個關鍵詞就是夠循環工作，循環工作只是發動機具備長時間重複工作能力，而不是只滿足一次的工作，甚至可以重複使用，這就是這款組合發動機組合的重要體現。

這裡提到了火箭/亞燃，是指通過火箭發動機的工作來點燃亞音速衝壓發動機，在亞音速衝壓工作狀態時，再從亞燃直接躍變到超燃工作模式，並且具備從超音速衝壓燃燒工作模式再過渡到火箭/超燃衝壓工作模式，這就是多模態轉換。這種組合發動機循環工作方式意義非常重大。

這裡指出突破了熱力喉道調節技術，這是指從亞燃衝壓到超燃衝壓，由火箭發動機牽引，可以讓動力工作平穩可靠。至於超寬包線高效燃燒組合就是，在範圍超大的飛行器飛行包線極限內，動力系統飛行狀態可做到最優，即使飛行軌跡十分複雜，也能具備極強的適應能力，更加符合高超音速飛行狀態的需求。

既然這次試驗的型號稱之為「飛天一號」，這個「天」指的就是空天，相信1號後面還會形成系列，比如2號、3號、4號，會一直發展下去。這樣組合動力系統關鍵就是解決了空天動力問題，也就是從空中到太空飛行動力系統，這才是最關鍵、最核心的技術難題。

這裡需要做一個特別提示，這是一種組合動力系統，擁有兩種推進劑，一種推進劑就是煤油，即燃燒劑，煤油既可用作衝壓發動機，也可用作火箭發動機，另一種就是液氧，液氧作為氧化劑。可以簡單理解為這是一種「三合一」組合發動機，即火箭發動機、亞燃衝壓發動機和超燃衝壓發動機的組合，有很多的組件是火箭發動機和衝壓發動機共用，這是比較大的特點。

我們平時所提到的空天飛機，一般都是指從機場水平起飛，然後進入到大氣層以外，可隨時進行空天狀態轉化，但這次組合發動機由於不具備渦噴發動機，因此還需要通過飛機高空投放或火箭助推來實現飛行試驗。

從公布的照片實物尺寸來看，「飛天一號」還屬於是技術驗證型號，而從技術驗證型號再到工程實踐應用，實際上還會有很長的過程。尤其是要重點解決「三新」問題，新技術、新材料、新工藝。此外，就是要重點解決可靠性、安全性和可重複使用性能的應用問題，這些都是至關重要。

如今，在空天動力領域的國際競爭非常激烈，只有站得高端才能有所重大技術創新，尤其是航天航空動力一直是國際前沿工程學科，這類技術預研和研發都是高度保密，美國、俄羅斯等航空航天大國也一直緊鑼密鼓研發中，相信西工大的科研團隊定會不負眾望和國人期待以最佳成績盡快把工程樣機拿出來，讓中國空天組合動力早日投入應用，這才是眾望所歸的突破性技術成果。

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