美空军研究实验室的科学家和工程设计人员正在对发展比已有地面验证机大 10倍的超燃冲压发动机进行技术评估。

　　据美空军研究实验室航宇推进分部技术负责人米歇尔称，他们已了解如何使二维超燃冲压发动机良好工作，似乎该发动机已足够大可用于飞行和技术的演示验证，同时该发动机大小也适用于高超声速导弹。空军需要制造更大型发动机，具有更强的作战能力和更高的作 战速度。它们应该能够运行更长时间，并具有更强的可调节性和可重复使用性。

　　鲁棒型超燃冲压发动机项目自去年秋天开始启动，现在的目标是在6～7年内研制成功样机，样机将来可发展为用于执行超声速打击或侦察飞机的发动机，更大的超燃冲压发动机将用于二级入轨运载系统的第一级动力。

　　然而，现有的二维发动机设计中最难解决的问题是结构限制。随着现在矩形超燃冲压发动机体积增大，需要额外的支撑机构以防止发动机变形，增加支撑结构意味着增加发动机质量和阻力，因此需要对圆形和椭圆形结构进行研究。由于超燃冲压发动机气流通道变成圆形，使燃料注入点远离主要气流，增加了混合燃烧的难度。

　　上述某些问题将在当前的超燃冲压发动机演示验证机项目中得以解决。按照现在的项目计划（价值1.8亿美元，包括DARPA投入的部分资金），一台骑波飞行器将进行5～10次有动力飞行试验，这个飞行器配备的超燃冲压发动机由二维碳氢化合物燃料驱动，最早一次飞行试验将在2008年秋季进行。普莱特·惠特尼公司将制造首台被命名为SJX61-1的地面试验用发动机用于飞行试验，该发动机是早期、能力稍差的GDE-1发动机的直接衍生型，2005财年将在空军阿诺德设计发展中心进行试验。

　　SJX61-1发动机由机载热交换器吸收燃料，并通过热气阀将燃料导入发动机燃烧室燃烧，整个过程将由燃气涡轮发动机所使用的数字化发动机控制单元进行控制。SJX61-1同样也将用于验证发动机启动过程，并将从马赫数4.5～5开始，现在阿诺德设计发展中心试验场拥有可以承受马赫数4.2和马赫数7.1的试验速度的喷嘴，美空军研究实验室正在与阿诺德设计发展中心合作制造能够承受马赫数5和6的喷嘴。

　　SJX61-2是第二种地面试验发动机以支持超燃冲压发动机演示验证工作，将在2006财年制造成功，旨在降低即将到来的飞行试验风险，同时将用于解决那些可能在SJX61-1发动机试验过程中出现的问题。

　　在超燃冲压发动机演示验证飞行中，降低风险一直是美空军研究试验室专家要解决的问题。此外，超燃冲压发动机演示验证风险降低工作将有助于鲁棒型超燃冲压发动机的工作，并将为超燃冲压发动机用于复合循环领域奠定基础。

　　①点火。硅烷最初被用于二维超燃冲压发动机的点火过程中，但燃烧过程产生了固体物质。研究人员发现，在超燃冲压发动机点火过程中可以使用乙烯和JP-7，现在准备将瓶装乙烯用于超燃冲压发动机点火，但也可能采用能够产生高温易燃气体的气体发生器。

　　②火焰稳定器。研究人员已在工作中有标准的类似设计。如果SJX61-1能够正常工作，他们将保留已有设计，如果发动机性能较差，他们将采用SJX61-2用于替代工作。

　　③热平衡。在使用碳氢燃料的超燃冲压发动机中，循环燃料可作为冷却剂。为获得热平衡，所携带燃料与用于燃烧的燃料应当大体平衡。然而，在鲁棒型超燃冲压发动机中，冷却所需燃料将超过用于燃烧的燃料。如果出现这一情况，热燃料必需被排放到舱外，从而限制飞行器的飞行距离。另外的选择是以较低速度飞行，减少热量载荷并获得合适的热平衡。

　　④燃料注入。在鲁棒型超燃冲压发动机中，发动机气流通道形状将为圆形或椭圆形，因此将恶化燃料喷射入燃烧流问题，解决方案是在有第二个喷射器的地方重叠放置喷射器，或使用挂架。然而物理注入气流也存在问题，特别是这些结构将承受高热量载荷。因此，美空军研究实验室推进系统分部正在与材料分部及DARPA联合，研制基于陶瓷的燃料冷却结构。

　　⑤火焰特性。研究人员已在实验室使用非侵入、基于光学的诊断设备以决定火焰在超燃冲压发动机中的位置以及燃烧在中心气流进行的确切位置。(本报辑)

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