雖然旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機仍需要花費大量精力進一步研究，但無疑，此類發(fā)動機是一項著眼未來的重要突破性技術(shù)。

近期，美國海軍空戰(zhàn)中心武器部對一款保密中的新型導(dǎo)彈進行測試，這款導(dǎo)彈最大的特點是采用旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機（RED）提供動力，這似乎表明這種推進系統(tǒng)在從概念轉(zhuǎn)化為實用方面取得了重大進展。有關(guān)這款新型導(dǎo)彈的細節(jié)是在1月份的AIAA技術(shù)會議期間出現(xiàn)的，當(dāng)然，這種武器仍在高度保密當(dāng)中，其他細節(jié)很少被披露。

此類機密實用型號項目的出現(xiàn)表示美國國防領(lǐng)域早已進行RDE技術(shù)的開發(fā)活動，尋求比現(xiàn)有高超聲速巡航導(dǎo)彈更小、成本更低的遠程武器。

RDE集成在導(dǎo)彈上的設(shè)想圖，可以為中遠程導(dǎo)彈提供高效推進。

受到多國重視的RDE

旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機（RDE）的研究最早起源于20世紀(jì)60年代，最早由蘇聯(lián)學(xué)者提出。由于該類發(fā)動機其只需一次起爆，避免了脈沖爆震發(fā)動機（PDE）的很多固有難題，受到了很多國家的重視。

RDE在機械結(jié)構(gòu)上很簡單，而且其熱力學(xué)效率可能會有躍遷式的變化，因為燃燒室中進行的是定容燃燒，而不是像傳統(tǒng)噴氣發(fā)動機進行定壓燃燒。此外，旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機的燃燒過程可以采用超聲速爆轟形式進行，也不是傳統(tǒng)噴氣發(fā)動機中的亞聲速燃燒。

RDE發(fā)動機可實現(xiàn)增壓燃燒，而不是傳統(tǒng)發(fā)動機在燃燒過程中會產(chǎn)生壓力損失，這也是該技術(shù)的主要優(yōu)勢，理論上可提供高達15%的效率提升。在這方面，RDE也可能比諸如PDE在內(nèi)的大部分其他形式壓力增益燃燒更有效。

在RDE中，爆震波圍繞兩個同軸圓柱體間隙中的環(huán)形空間傳播，空氣燃料混合后被噴射出去，并被前一輪的燃燒所點燃，如果設(shè)計得當(dāng)，原本不穩(wěn)定的燃燒和點火過程將可自發(fā)維持下去。

在RDE和PDE之間，過去十年的研究越來越多地指出RDE更適合近期發(fā)展成實用推進系統(tǒng)。與PDE相比，RDE只需很少的移動部件和更簡單的操作即可有效地進行循環(huán)燃燒，而PDE需要在每次脈沖后對爆震室進行吹掃和重新噴射燃料混合空氣。

早在2011年，歐洲MBDA公司就將RDE作為其未來超聲速巡航導(dǎo)彈“英仙座”的動力裝置之一。2021年，日本航空航天探索局（JAXA）及其合作機構(gòu)在離地面約165千米處進行了探空火箭飛行試驗，火箭除主發(fā)動機外，還包括一臺RDE和多臺脈沖爆震發(fā)動機（PDE），每臺發(fā)動機均產(chǎn)生了數(shù)秒正推力，并可在甲烷/氧氣環(huán)境下正常工作。

JAXA進行的RDE測試，圖左側(cè)光環(huán)即為前文提到的RDE環(huán)形爆震室，正在點火工作。

俄羅斯在2016年開展了使用液氧/煤油燃料的RDE樣機點火試驗，試驗共進行了33次，爆震波旋轉(zhuǎn)頻率達到約20000赫茲，實現(xiàn)了連續(xù)爆震并產(chǎn)生穩(wěn)定推力。2017年，俄羅斯科學(xué)院開展了使用氫燃料的RDE樣機風(fēng)洞試驗，試驗最大比沖達到了3600秒。

美國近些年在RDE上的投入相對更多，且分工清晰、明確。在軍方、政府等相關(guān)部門的支持下，密歇根大學(xué)、普渡大學(xué)、阿拉巴馬大學(xué)、辛辛那提大學(xué)等高校主要圍繞旋轉(zhuǎn)爆震機理問題開展理論、數(shù)值模擬和試驗研究；普惠公司、航空洛克達因公司、GE航空等企業(yè)主要圍繞工程實際開展研究。目前為止，美國已經(jīng)完成了旋轉(zhuǎn)爆震機理驗證、點火試驗、RDE代替渦扇發(fā)動機燃燒室、探索RDE減少污染物排放等多項關(guān)鍵技術(shù)驗證。

AFRL對RDE復(fù)雜燃燒動力學(xué)進行研究，以支持演示驗證機的開發(fā)。

美國軍方密集授出RDE研發(fā)合同

在過去三年中，美國空軍實驗室（AFRL）增加了四個RDE開發(fā)項目：一款可在隱身戰(zhàn)斗機彈艙內(nèi)攜帶的、速度高達3倍聲速的空地導(dǎo)彈，采用液體燃料旋轉(zhuǎn)爆震沖壓發(fā)動機；一款采用固體燃料增壓燃燒發(fā)動機的空空導(dǎo)彈；一種可替代渦輪發(fā)動機加力燃燒段的RDE系統(tǒng)；以及自由噴射測試項目。

而據(jù)美國國部在2021年3月發(fā)布的一份簡報，一款直徑約30厘米的液體燃料RDE沖壓式噴氣發(fā)動機在2020年成功測試，并且為另一款直徑約48厘米的RDE發(fā)動機測試打下基礎(chǔ)。

2020年早些時候，DARPA授予雷神公司100萬美元用于研究以RDE為動力的巡航導(dǎo)彈概念。幾個月后，AFRL主導(dǎo)的“經(jīng)濟可承受任務(wù)先進渦輪技術(shù)”（ATTAM）首次將RDE列為優(yōu)先發(fā)展方向并稱其“擁有最高優(yōu)先級”。

同時，AFRL授予普惠公司、GE航空各2.5億美元，授予航空洛克達因公司0.2億美元用于RDE的開發(fā)和試驗，三家公司的預(yù)計完成時間都為2026年。此外，普惠公司已于近期獲得了AFRL一份地面演示驗證項目合同，用于開發(fā)RDE，項目將與雷神導(dǎo)彈與防務(wù)公司、雷神技術(shù)研究中心共同執(zhí)行。普惠的這份合同將遵循其“鱷魚工廠”（GatorWorks）的快速開發(fā)原則，而美國空軍現(xiàn)在提出的是較為緊迫的現(xiàn)實要求，客觀上也加速了普惠公司的工作步伐。

旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機現(xiàn)在正在一款新型導(dǎo)彈上進行測試。

通過與雷神公司導(dǎo)彈防御部門的合作，普惠表示可以因此在系統(tǒng)層面上對技術(shù)進行審視，不僅僅是“讓發(fā)動機可以自行工作”，而是需要考慮組裝完整的推進系統(tǒng)，最終使導(dǎo)彈飛起來。這是與之前的科研工作差異巨大的方面。

雖然仍未透露RDE發(fā)動機的潛在尺寸或應(yīng)用細節(jié)，但普惠表示，新型動力裝置旨在以更高的馬赫速度飛行，將使未來飛行器的設(shè)計和應(yīng)用成為可能，并將成為普惠高速發(fā)動機產(chǎn)品組合的一部分。

雖然普惠公司新獲得的合同技術(shù)細節(jié)未公開，但也從側(cè)面證明美國正在大力發(fā)展理論基礎(chǔ)已經(jīng)較為成熟的RDE巡航導(dǎo)彈，且項目進展較為順利。此前的研究也表明，定壓燃燒對于速度高達3倍聲速的沖壓發(fā)動機系統(tǒng)的效率是有益的，而這一概念也適用于渦輪發(fā)動機和火箭發(fā)動機。相比與之前十分復(fù)雜的J58組合循環(huán)發(fā)動機，普惠發(fā)現(xiàn)RDE發(fā)動機將更簡單，也可以用于未來可用于5倍聲速飛行的Metacomet發(fā)動機。

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