新聞標題：受美國論文啟發 中國航空技術“突破美國科研瓶頸”
中國研發出十幾倍音速的高超音速噴氣發動機，研發人員說其意義不亞於人類首次駕飛機升空。報道說研究受到美國論文的啟發。
中國的研究人員說他們製造出飛行速度高達16馬赫的飛機發動機。這種被稱為“站立式斜爆轟衝壓發動機”（sodramjet）的發動機能給商業飛行帶來革命性變化。如果屬實，安裝這種高超音速發動機的飛機能夠在起飛後兩小時內到達世界任何地方。
中國科學院力學研究所薑宗林率領的研究人員11月底在《中國航空學報》發表文章介紹了他們研發的“站立式斜爆轟衝壓發動機”。這種革命性的發動機利用了高超聲速燃燒過程中的“爆轟效應”實現高超音速推進，能夠達到音速的16倍，每秒能夠飛行5.44公裏。
研究人員期望憑借這種發動機，實現“重複使用而且能超越大氣層飛行的飛機從機場跑道水平起飛，然後加速進入地球軌道，再返回大氣層，最後在機場降落。”
發動機“爆轟原理”
在同樣的高超音速飛行狀態下，一般衝壓發動機的強度、燃料效率和穩定性都達不到“站立式斜爆轟衝壓發動機”的水平。
中科院力學所的薑宗林和他的團隊認為超燃衝壓發動機存在設計缺陷。他們發現超燃衝壓發動機達到7馬赫或更高速的時候就幾乎不能產生更多推力，而且燃料消耗過高，超出商業運營能忍受的成本限度。
《南華早報》報道說，薑宗林團隊決定另辟蹊徑，開始在美國宇航局1980年發表的一個理論的基礎上進行研究。
按照論文描述，他們研發的“站立式斜爆轟衝壓發動機”設計簡單，沒有可移動部件，由進氣口，氫燃料噴射器和燃燒室等3部分組成。新設計避免了超燃衝壓發動機超高速飛行時產生的爆波導致發動機燃燒熄滅的問題，而是讓爆波進入燃燒室點爆燃料，保持燃燒不間斷。
報道說，中國科學院的研究團隊在北京完成了風洞試驗。新型發動機在風洞中模擬9倍音速的飛行速度，使發動機的推力，燃油效率和穩定性都得到了驗證。
噴氣發動機家族
美國《大眾力學》雜誌網站刊登的介紹文章說，“站立式斜爆轟衝壓發動機”是衝壓噴氣發動機的一種，這種新型發動機的理論概念形成已經有十多年的曆史。
文章作者卡羅琳•德爾波特（Caroline Delbert）把衝壓發動機和現在普遍使用的渦輪噴氣發動機比作表兄弟的關係。當今的許多商業飛機都使用渦輪風扇噴氣發動機，小型噴氣飛機使用渦輪螺旋槳發動機，這兩種發動機都是渦輪噴氣發動機的不同類型。
目前噴氣發動機、渦扇和渦槳發動機普遍用於大氣層中亞音速的各種商業飛行。而衝壓發動機經過發展演變成為超燃衝壓發動機，能夠達到15倍音速的高速。但高速產生的音爆和燃燒對發動機強度形成考驗，超燃衝壓發動機很難實現其設計潛力。
中國的研究人員認為這種“站立式斜爆轟衝壓發動機”首次為高超音速飛行帶來真正的希望，更進一步向實現全球旅行和太空旅行邁進。
《南華早報》的報道說，薑宗林團隊認為他們的“站立式斜爆轟衝壓發動機”具有裏程碑意義，堪比1903年萊特兄弟首次駕飛機飛行和1969年協和式超音速客機首次載人飛行。
商業應用仍然遙遠?
《南華早報》報道引述一位在上海的高超音速氣動研究人員的評論說，中國新型的“站立式斜爆轟衝壓發動機”測試可能很早就已經完成。因為超高音速具有潛在軍事用途，所以該項目處於高度保密當中。《中國航空學報》的相關文章經過“仔細審查”以防發生泄密。
但也有專家認為載人高超音速飛行即使能夠成為現實，也不會很快實現。許多英文報道都引用了以色列導彈防衛機構的負責人，高超音速導彈專家魯賓博士（Uzi Rubin）的評論。他認為中國的新型高超音速發動機設計仍然屬於“試驗性”，其優勢尚待確定。他認為即使這種設計很有前途，也要經過一代人的努力才能進入商業應用。
美國已經研發出高超音速性能優於普通噴氣發動機的高超音速無人機。美國在超燃衝壓發動機研發領域一直處於世界領先地位，但報道說美國的有關研發也遇到了推力不足，燃燒不穩定等技術瓶頸。
從2010-2013年美國多次試驗波音公司製造的“X-51乘波者”（X-51 WaveRider）高超音速無人機。按照美國《航空周刊與空間技術》雜誌報道，“X-51乘波者”在2013年的試驗中以5.1馬赫的速度飛行直至燃油耗盡，持續飛行時間達210秒。
https://www.wenxuecity.com/news/2020/12/05/10123479.html?
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評論摘要
2020-12-05 16:27:17 by 超流隧道
1）此文中的一個術語“斜爆轟”是個無厘頭，可能是用穀歌翻譯出來的。Oblique shock應該翻譯成斜激波，而不是斜爆轟。渦扇發動機尾焰噴出的美麗的鏈式馬赫環，就是斜激波多次反射而形成的。在超燃衝壓發動機中，借助隔離段的作用，亞音速的進口氣流形成類似馬赫環的斜激波鏈，以超音速進入燃燒室，使超燃衝壓發動機由亞燃模態平穩過渡到超燃模態，拓寬衝壓發動機的工作範圍。
2）根據支鏈式燃燒反應自由基的分布區域邊界，燃燒反應分為兩種極端模式：擴散燃燒比如蠟燭火焰，混合燃燒比如柴油機爆炸衝程，前者低效，需要值班火焰，後者高效，不需要值班火焰。汽油機的燃燒是介於擴散燃燒和混合燃燒之間的混合模式，它是利用電子點火來代替值班火焰。超燃衝壓發動機的瓶頸在於保持燃燒穩定性，難在不會像風中的蠟燭那樣極易被吹滅。采用窩腔結構來保護值班火焰是超燃衝壓發動機的最長久的技術路線，事實證明，值班火焰是一條死路。走一條由空氣直接帶進來某種自由基，配合使用理想混合燃燒模式的技術路線才是成功之道。煤油液氧火箭發動機中的多次熄火再點火動作也需要這種新型的技術路線，其可靠性遠遠超過電子裝置再點火技術。
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tatama 發表評論於 2020-12-05 16:00:06
低馬赫區可以用jet engine分擔。 如果sodramjet結構這麽簡單，似乎可以輕鬆實現多引擎，甚至分別按不同的馬赫數優化結構。不過如果不能用航空柴油，那要帶不同燃料，但是安全儲氫技術現在不過關。
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京V-02009 發表評論於 2020-12-05 14:21:13
別扯淡了！固定結構同時跨寬馬赫飛行是矛盾的，別想通過ramjet實現！
fonsony 發表評論於 2020-12-05 15:57:25
相信中國的發動機最大的問題是滾珠軸承
tatama 發表評論於 2020-12-05 15:57:08
這個讚同，國家掌控的模式也許適合科技和經濟上跟跑，這個實踐證明了的。但是如果要創新領跑，不僅原始動力不足，風險管理也是大問題。
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問題哥 發表評論於 2020-12-05 13:31:15
。。中國航天做得不錯,其實也在於60年的積累. 但由國家完全掌控的模式也是創新的障礙.
wever 發表評論於 2020-12-05 15:41:39
長劍倚天
發表評論於 2020-12-05 11:40:45
......
簡單說吧:火箭的熱動力是一次點火完成，不能循環，符合熱動力學第一定律，但不符合熱動力學第二定律。
而發動機的設計原理，既滿足熱動力第一定律，又滿足第二定律!是可循環可控(質量率或體積率可控)的可逆過程。
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哈哈哈哈，這是今天最搞笑的帖子了。你給我找個不符合熱二率的東西來看看！ 哈哈哈笑噴了。
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 14:45:05
樓下2000指正的對，我把中文名記混了。
H是焓，熵是S.
問題哥 發表評論於 2020-12-05 14:39:46
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 14:20:36
這種基本知識，豈能難倒我這樣的專業人士?
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“第二定律，引入熵的概念，即H，通常稱為克勞修斯-開爾文定律，表述為熱總是從高到低流動，而熱要有效率，也就是能做功，就必須損失一部分熱。”，“火箭的熱動力是一次點火完成，不能循環，符合熱動力學第一定律，但不符合熱動力學第二定律。” 哈哈哈，蒙誰呢你？ 要不然有妄想型精神分裂症？
京V-02009 發表評論於 2020-12-05 14:36:11
熵的公式:H=U+PV,u是內能。這個公式看起來是焓。
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 14:26:04
再給你解釋一下熵是什麽吧。
熵的公式:H=U+PV,u是內能。
京V-02009 發表評論於 2020-12-05 14:21:13
別扯淡了！固定結構同時跨寬馬赫飛行是矛盾的，別想通過ramjet實現！
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 14:20:36
這種基本知識，豈能難倒我這樣的專業人士?
熱力學第一定律，就是能量守恒定律，
第二定律，引入熵的概念，即H，通常稱為克勞修斯-開爾文定律，表述為熱總是從高到低流動，而熱要有效率，也就是能做功，就必須損失一部分熱。
問題哥 發表評論於 2020-12-05 14:10:20
@長劍倚天
好，那就說說那“第一定律”、“第二定律”是什麽東東
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 13:57:10
問題哥:
空氣動力學是流體力學的一部分，屬於工程力學的基礎。
而熱動力學是流體力學的細分門類，專門研究熱機，熱泵，製冷機等的熱效能。
不知誰在露怯?
不懂，沒學過就勇敢承認，反而令人欣賞!
問題哥 發表評論於 2020-12-05 13:31:15
tatama 發表評論於 2020-12-05 11:27:35
原創概念很酷，但往往是空想階段就被拋出來了。不能把“創新”隻理解為出新概念，因為概念也很cheap。真正的創新往往是解決製約某個概念的關鍵工程問題或設計的trade-offs。 實現才是王道。
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這個觀點正確，其實不光在工程上，很多方麵, 包括生物技術上也是一樣的。就以mRNA疫苗為例，概念30年前就提出來了，通過一小段mRNA讓機體產生抗原，進而產生抗體，很多人都想到了，而且都在做，都失敗了，但UPenn的Kariko和Weissman百折不撓，在2005年終於有了第一個技術突破。如今又過了15年，才有了第一個產品。。。我是做技術的，深感潛心積累的重要性。那種趕時髦、短平快、“打造"的路子,也許能成一兩個,但宏觀上、總體上不行. 中國航天做得不錯,其實也在於60年的積累. 但由國家完全掌控的模式也是創新的障礙.
phantomoftheopera 發表評論於 2020-12-05 13:19:50
長劍根本無法安心工作，她心在中國，無以為安。
不解的是即使來日無多她也不回中國，相信若她死在美國會無法入土為安。不知道她這樣做是否因為更有戲劇性效果，即離得越遠愛得越熾烈。
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問題哥 發表評論於 2020-12-05 12:35:55
長劍，你這評論員還有臉跟我談什麽文科生理科生？
......
你還說在老人院裏麵好好當護工，現在疫情又嚴重了，你要安心工作。
問題哥 發表評論於 2020-12-05 12:35:55
長劍，你這評論員還有臉跟我談什麽文科生理科生？
跟大家說說，什麽叫“熱動力學” -- 你究竟想說熱力學，還是空氣動力學？一張口你就露怯。
看你寫了“第一定律”、“第二定律”，看來是想說熱力學了。可是表述完全是胡扯。熱力學原理與發動機設計，與是否可以重複點火有個P關係。火箭發動機重複點火的情況多了去了，否則衛星和飛船的反複變軌如何實現？
你還說在老人院裏麵好好當護工，現在疫情又嚴重了，你要安心工作。
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 11:40:45
沒注意到問題哥的火箭論。
問題哥是文科生吧，肯定沒學過熱動力學。
火箭與發動機的根本區別就在於一個不可逆，一個可逆循環。
簡單說吧:火箭的熱動力是一次點火完成，不能循環，符合熱動力學第一定律，但不符合熱動力學第二定律。
而發動機的設計原理，既滿足熱動力第一定律，又滿足第二定律!是可循環可控(質量率或體積率可控)的可逆過程。
tatama 發表評論於 2020-12-05 11:20:23
通過概念升級，設計全改變，有可能突破某些需要時間積累的材料或技術瓶頸。這就是“彎道超車”的本意吧。芯片行業也是如此，所以中國一直注重上層實行的緊跟，以及石墨烯器件這種新平台研發的投入，雖然是有些機會主義，也不是完全無厘頭。
tatama 發表評論於 2020-12-05 11:14:11
問題哥的估算是假設沒有空氣阻力的理想條件。工程實踐中，如何在超高速，超大阻力，機翼升力缺乏，和氧化劑稀薄的相互製約下超越100公裏高度是工程設計的關鍵。文章說是氫燃料而不是航空煤油，不知氧化劑是否也自帶。
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問題哥 發表評論於 2020-12-05 08:46:56
嗬嗬，這就是一個火箭嘛。我算了一下，在理想條件下，如果很快加速到所說的5.44km/sec，那麽即使把發動機關掉，憑慣性就可以飛3000公裏。
相信事實 發表評論於 2020-12-05 10:57:28
論文都是基礎理論文章，與現實的距離不是一點兩點。能夠從理論上升到實驗就已經是一個飛躍，從實驗到試驗更是一大進步，中國能夠走出這幾步證明了中國的實力，不服不行。
中國加油！
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 10:39:30
對於美國高科技水平依然總體高於中國這個概念，我想重新定義一下:
美國是實驗室的科技水平總體高於中國，而中國具有變現落地的優勢。
實驗成果若無法商業化，就是零，就無法持續發展!
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 10:32:07
舉個例子:風洞實驗。
中國有世界最大最先進的風洞實驗室，美國沒有!
這是從理論到實際的基礎一步，沒有這一步，你就無法驗證理論落地的可行性和調整進步。
roliepolieolie 發表評論於 2020-12-05 10:29:35
前一段時間擔心川普叫停C919發動機供應立馬翻白眼。現在聽說他要下台，又開始吹牛逼了。
長劍倚天 發表評論於 2020-12-05 10:27:49
這個要大讚!!!
至於借鑒美國論文，不管真假，這都不是問題。
理論和實現之間的差距有多大，小到玩具模型，大到複雜設備，都及其不易!
中國能研製成功，為何美國不能?!
這讓我想到第四次工業革命到底會在中國還是美國發生的話題。
我堅信，在中國!
原因就在於中國門類齊全的工業化，和單一變現的大市場，加上中國科技水平不斷累加的快速提高!
誠然，美國高科技有全麵的累積優勢，但產業空心化，市場萎縮和壟斷，導致美國高科技成果必須投入中國才能實現變現!
行者陌言 發表評論於 2020-12-05 09:45:50
timblandnn 發表評論於 2020-12-05 09:32:35
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我和你一樣希望大陸健康發展. 但我在科學院係統工作過多年， 了解那裏的情況， 這是現實， 也是曆史文化傳統等多方麵的反映. 現在最方便的條件就是網絡上可以得到太多東西， 外國的新思想可以立刻被搜索到， 不像過去天天到資料室去看人家幾年前或幾十年前在做什麽， 怎麽做的.
XM25 發表評論於 2020-12-05 09:39:08
美國連國防部的招標項目都可以在網上查到。
問題哥 發表評論於 2020-12-05 08:46:56
嗬嗬，這就是一個火箭嘛。我算了一下，在理想條件下，如果很快加速到所說的5.44km/sec，那麽即使把發動機關掉，憑慣性就可以飛3000公裏。
加油，到23倍音速就是人造衛星了
jzc 發表評論於 2020-12-05 08:35:00
中國不能自己製造噴氣發動機是因為工藝和材料不過關。C-919國產客機用GE發動機。
