我国多种空天飞机动力研制成功！最难的云龙发动机取得重大突破

  上世纪80年代，美国率先研制出航天飞机，然而，却因过于复杂可靠性低得可怜，5架航天飞机已有2架失事，剩余3架也不得不提前退役。显然，美国原计划用于替代火箭，通过重复使用降低入轨成本的航天飞机不仅烧钱，而且还烧人。

  有了这个前车之鉴之后，科学家又想到了更为合理的火箭替代品，那就是空天飞机。其研制难度很大，其中就包括研制难度很大的组合循环发动机。目前共有6类发动机可选：基于爆震发动机的新型组合发动机（PDE)、涡轮基组合发动机（TBCC）、火箭基组合发动机（RBCC）、空气涡轮火箭组合发动机（ATR）、三组合发动机（ARRE）、预冷类组合发动机（SABRE）等组合循环动力。其中难度最大的是预冷类组合发动机，我国在研型号称为“云龙”发动机。

  随着研究的深入，科研人员发现上述6类新型发动机具有划时代意义。一旦研制成功，军用方面，亚轨道轰炸机、太空轰炸机、高超音速无人侦察机、高超音速导弹等大批先进装备将成为可能；民用方面，今后火箭甚至有可能会被空天飞机取而代之，人类发射载荷入轨的成本将降低至原来的1/10甚至小于原来的1/10，相比之下马斯克的可重复使用火箭的发射成本仅能降低30%~60%，简直不够看。

  11月26日，《中国航天报》发布一篇名为《毫秒级时间温降近1000℃，“云龙”发动机预冷器研制有新突破》的报道，文中提到：

  近日，中国航天科工集团有限公司三院31所预冷动力技术中心在北京云岗某试验台首次完成了“云龙”发动机预冷器Ma5热态试验，实现毫秒级时间温降近1000℃，试验达到预期目标。本次试验为预冷器国内首次Ma5大温降换热试验，充分验证了预冷器快速降温能力，最大流量、最高温度、最大温降等多个指标达到了国内领先、国际先进水平。

  文中提到的“云龙”发动机就是一种预冷式组合循环发动机。这种发动机的主要技术难点在于其预冷器性能参数堪称变态！

  2021年4月19日，光明网发布了一篇名为《“云龙”来了！组合动力发动机关键试验，用于空天往返飞行器》的报道，文中提到：

  从“十二五”开始，预冷动力技术就进入了31所专家的视野。当时，国际上此类技术已开展基础性研究多年，并取得了一定突破，31所团队在初步跟踪研究后，为该项技术的复杂性而震撼：要在0.01秒内实现1000℃的降温，零下150℃环境下运行要求无结霜……苛刻至极！

  作为对比，英美联合研制的佩刀发动机预冷器可在0.05秒内将5马赫高速气流从1000℃降到-150℃。

  2019年4月7日，美国《航空周刊与空间技术》网站报道称：2019年3月25日，英国反作用发动机有限公司（REL）在美国科罗拉多州航空航天港TF2试验站成功完成了“佩刀”发动机验证机全尺寸预冷却器（HTX）样机在马赫数3.3条件下的高温考核试验。

  测试根据结果得出，HTX样机将426℃的高温气流在0.05秒的时间内冷却到了约100℃，产生了约1.5兆瓦的热交换效率，为后续进一步冷却J79涡喷发动机在最大加力推力下产生的高温气流奠定了基础。

  2019年10月23日，据ESA网站报道，英国公司React Engines在等于5马赫（或音速五倍）的气流温度条件下对SABRE的预冷器进行了测试，测试很成功。测试根据结果得出预冷器可以在0.05秒的时间内将高超音速气流从1000℃降到-150℃。

  对比发现，我国的“云龙”发动机预冷器比英美联合研制的佩刀发动机的预冷器更加变态，研制难度可想而知！然而，我国科研团队却成功了！

  2020年4月21日，新华网发布了一篇名为《空天往返新动力：“云龙”发动机研制完成关键试验》的报道，文中提到：“云龙”发动机是一型由31所研制的组合动力发动机，也是31所正在探索的用于空天往返飞行器的新式动力。”和“2020年，该所完成了发动机原理样机的整机试制，并通过了第一阶段的系统级地面试验验证。”

  这篇官方报道说明早在2020年底我国就已完成“云龙”发动机原理样机整机地面测试，今年11月预冷器的大获成功则意味着距离“云龙”发动机原型机问世已经不远了！预计2025年之前就能造出这种发动机，2030年之前我国首款可单级入轨的空天飞机就可能成功首飞！

  2017年3月6日，在第21届国际航天飞机和高超声速系统与技术大会上，官方机构首次透露，我国自主研制的660毫米旋转爆轰发动机已经研制成功。

  2018年8月3日央视报道：我国乘波体星空-2高超声速试验获得巨大成功，实现高度30Km，马赫数5.5—6飞行窗口自主飞行400秒以上。采用火箭助推说明这种吸气式发动机应该是超燃冲压发动机或亚燃/超燃组合发动机。

  2018年12月17日，《环球时报》发布了一篇名为《迈过组合动力道路上的一道坎，国产某型号发动机验证试验成功》的新闻报道，文中提到“31所”和“动画最难的是要反映多个动力匹配、多种模式转换的过程”，据此可以推测这种组合发动机为三组合发动机（ARRE）。

  2019年1月初，成飞所王海峰总师透露国产TBCC组合发动机已完成试飞验证。

  2020年9月21日，西安航天动力研究所微信公众号公布消息称：该所及时十多年研制的某组合动力发动机首飞成功。文中提到：

  伴随着巨大的响声，一支穿云箭划破宁静，缕缕白烟在蓝天与黄沙的映衬下分外惹眼，仿佛架起天与地连接的桥梁。

  来自我所组合动力发动机研发团队的试验队员们，紧盯饱含着心血的首台飞行试验参试产品，目送它迅速变小，消失在视线中。

  结合去年就已经有新闻媒体报道“涡轮基组合循环发动机”首飞成功，可以推测这款发动机是一款“火箭基组合循环发动机”！

  2021年4月，《中国航天报》发布了一篇名为《“云龙”来了!组合动力发动机关键试验,用于空天往返飞行器》的新闻报道，文中提到“2020年，31所完成了该型发动机原理样机的整机试制，并通过了第一阶段的系统级地面试验验证。目前该“云龙”发动机已完成了大尺度深度预冷器、微通道高低温换热器的设计和制造技术攻关，全新氦涡轮系统和氦压缩系统等关键技术攻关获得突破。”

  除了上述成果之外，我国还有很多技术成果尚未公布，国内不同研制机构在高超音速飞行器发动机方面竞争十分激烈，呈现出“百花争艳”的喜人态势。沈阳发动机设计研究所正在研制涡轮喷水预冷+冲压发动机组合动力，国防科学技术大学正在研究空气涡轮火箭组合发动机方案，并都取得了重大成果。

  今年7月16日，我国就首次公开报道可重复使用航天器首飞成功。美、英媒体也报道我国在8月测试了一种可水平起降的可重复使用航天器，并且环绕地球飞行一周，并且美国科学家甚至怀疑这款航天器违反物理学规律。后来有记者询问我国外交部发言人赵立坚，得到的回应是“据了解,此次试验是一次例行的航天器试验,用于验证航天器可重复使用技术。”

  这等于是官方承认，截止目前，我国至少有两款采用不一样类型组合发动机的空天飞机已经成功首飞！

  随着我国高超音速领域技术成果不断涌现，今后我国上空将会出现慢慢的变多“不明飞行物”。

  在高超音速领域，美国已经落后于我国是一个不容置疑的客观事实！随着我们国家综合国力的继续壮大，不出意外的话，美国在这样的领域落后于我国的幅度很可能将逐步扩大！