超聲速燃燒 衝壓式發動機 ,它簡稱超燃衝壓發動機,可以在攀升過程中從大氣里獲取 氧氣 。放棄攜帶氧化劑,從飛行中獲取氧氣,節省重量,就意味著在消耗相同質量推進劑的條件下,超燃衝壓發動機能夠產生4倍於 火箭 的 推力 。
超燃衝壓發動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的衝壓發動機。在採用碳氫燃料時,超燃衝壓發動機的飛行Ma數在8以下,當使用液氫燃料時,其飛行Ma數可達到6~25。超聲速或高超聲速氣流在進氣道擴壓到馬赫4的較低超聲速,然後燃料從壁面和/或氣流中的突出物噴入,在超聲速燃燒室中與空氣混合併燃燒,最後,燃燒後的氣體經擴張型的噴管排出。
高超聲速飛行器(飛行M數超過聲速5倍的有翼和無翼飛行器)是未來軍民用航空器的戰略發展方向,被稱為繼螺旋槳、渦輪噴氣推進飛行器之後航空史上的第三次革命。超燃衝壓發動機是實現高超聲速飛行器的首要關鍵技術,是21世紀以來世界各國競相發展的熱點領域之一。
國外發展較多的超燃衝壓發動機包括亞燃/超燃雙模態衝壓發動機和亞燃/超燃雙燃燒室衝壓發動機。亞燃/超燃雙模態衝壓發動機可以在亞燃和超燃衝壓兩種模式工作。當發動機飛行M數大於6時,實現超音速燃燒,當馬赫數低於6時。實現亞音速燃燒。美國、俄羅斯都研究了這種類型的發動機,NASA正在進行飛行試驗的就是這種類型的發動機。亞燃/超燃雙燃燒室衝壓發動機的進氣道分為兩部分:一部分引導部分來流進入亞音速燃燒室,另一部分引導其餘來流發動機制動原理進入超音速燃燒室。這種發動機適用於巡航飛彈這樣的一次性使用的飛行器。
儘管超燃衝壓發動機有許多優勢,是高超音速飛行器的最佳吸氣式動力,但它不能獨立完成從起飛到高超音速飛行的全過程,因此人們提出了組合式動力的概念,這種方案的馬赫數範圍是0-15,用於可在地面起降的有人駕駛空天飛機。國外已經研究過的組合式超燃衝壓發動機主要有渦輪/超燃衝壓和火箭/超燃衝壓等。這種組合發動機可能成為21世紀從地面起降的可重複使用的空天飛機的動力。
一是超燃衝壓發動機具有結構簡單、重量輕、成本低、單位推力(單位質量流量推進劑產生的推力)高和速度快的優點。與火箭發動機相比,超燃衝壓發動機無需攜帶氧化劑。
因此,有效載荷更大,適用於高超聲速巡航飛彈、高超聲速航空器、跨大氣層飛行器、可重複使用的空間發射器和單級入軌空天飛機的動力。由於有重要的軍事和航空航天應用前景,超燃衝壓發動機備受世界各國重視。昂貴的試驗費用是制約超燃衝壓發動機研製的主要因素之一。
二是超燃衝壓發動機的缺點是在靜止狀態下不能自行啟動,須用助推方法將其推進到一定速度後才能有效工作,且其低速性能不好。