美国发动机制造商通用航空航天公司表示，在开发可重复使用的发动机方面取得了重大突破，该发动机能够为超高速高超音速飞行提供动力。

　　GE航空航天公司12月14日透露，其位于纽约州北部的全球研究中心的科学家们成功测试了一种双模冲压发动机(DMRJ)，该发动机采用了一种名为旋转爆轰燃烧(RDC)的新技术。

　　该公司表示，与现有的超燃冲压发动机相比，这种设计可以实现高速、远程飞行，无论是一次性的还是可重复使用的飞行器。

　　“随着航空航天业将目光投向高超音速的未来，通用电气航空航天处于有利地位，拥有合适的能力、经验和规模，可以成为为客户推动新发展的领导者，”通用电气航空航天防务部门首席执行官艾米?高德(Amy Gowder)表示。

　　GE航空航天公司已经成功点燃了双模超燃冲压发动机的亚尺度演示器，该公司表示，有朝一日，该发动机将为载人高超音速飞行提供动力

　　该公司认为其DMRJ原型机是世界上第一个使用RDC的超音速发动机。

　　美国空军将该技术描述为“一种更高效的燃烧方式，其特点是激波和反应区紧密耦合，在那里，新鲜推进剂被迅速压缩、加热和燃烧”。

　　纽约奥尔巴尼附近的全球研究中心的官员表示，亚尺度RDC测试是在2023年最后一个季度的某个时候进行的。

　　GE航空航天公司认为，RDC高超音速发动机将解决高超音速飞行的一个关键障碍:在传统喷气发动机和超高速dmrj之间的过渡。

　　虽然汤姆·克鲁斯饰演的“特立独行”皮特·米切尔在最新电影《壮志凌云》系列的一个场景中让达到10马赫看起来很容易，但在现实生活中，达到5马赫的高超音速飞行门槛要难得多。

　　这架来自《壮志冲锋枪》的神秘的“暗星”飞机使用喷气发动机达到M3.5，此时马华力打开驾驶舱的几个开关，切断飞机的传统涡轮动力装置，改变进气口的形状，点燃超燃冲压发动机(或DMRJ)，为虚拟的“暗星”提供超过M10的动力。随后飞机出现故障，马弗里克安全弹射。

　　在现实生活中，推进系统之间的转换仍然是一个问题。

　　传统DMRJ发动机的物理特性要求空速在M3.5左右，以达到显著的压缩，从而产生点火和推力。目前的超燃冲压发动机在M4和更快的速度下表现得最有效。

　　有史以来飞行速度最快的有人驾驶飞机——洛克希德·马丁公司标志性的SR-71黑鸟——达到了M3。

　　推进工程师必须解决大约M3和M3.5之间的速度差距，才能在像黑鸟这样的可重复使用的飞行器中实现载人高超音速飞行。

　　通用电气爱迪生工厂(GE Edison Works)高级技术开发部门的工程和高超音速推进主管克雷格?杨(Craig Young)表示:“仍有许多发明需要实现。”

　　一种选择是使用火箭助推器，而不是喷气涡轮机，以达到高的亚高超音速。

　　火箭动力方法的例子包括平流层发射公司的无人驾驶飞行器和高超音速武器系统，如洛克希德·马丁公司和雷神-诺斯罗普·格鲁曼公司的高超音速攻击巡航导弹。

　　杨说，一流的高超音速系统目前正在实现从传统推进到超燃冲压发动机动力的过渡，介于M3.2和M3.7之间。

　　“我们可以做得更好，”他说。

　　人们可能会期望一家以喷气发动机闻名的公司通过制造更好的喷气发动机来实现超燃冲压发动机的过渡。但通用航空公司采取了相反的方法，而RDC是关键。

　　全球研究中心的科学家们表示，与制造更快的涡轮喷气发动机相比，采用RDC的DMRJ发动机能够以比传统超燃冲压发动机更慢的速度点火并产生推力。

　　杨说，这种方法有可能对现有系统进行“重大改进”。

　　GE航空公司对载人、可重复使用的高超音速飞行器的设想需要将大功率喷气涡轮动力装置与双模超燃冲压发动机集成在一起。图为GE航空公司为F-35隐形战斗机设计的XA100自适应循环发动机

　　虽然改进意味着超燃冲压发动机点火的空速门槛更低，但它也以更小的火箭动力系统助推器、更紧凑的dmrj和高马赫飞行中更有效的燃烧的形式出现。

　　这使得最近的RDC发动机里程碑不仅对载人高超音速飞行的前景具有重要意义，而且对消耗性系统也具有重要意义。

　　Joseph Vinciquerra, GE航空航天公司的航空研究高级主管，将公司的DMRJ概念描述为“平台无关”——这意味着它有一天可能被用来为导弹、飞机甚至是进入轨道的商用飞行器提供动力。

　　虽然许多开发工作仍未完成，但该公司正在投入资源解决高超音速问题。GE航空航天公司已经投资了大约15亿美元来扩大陶瓷基复合材料(cmc)的生产规模，这只是其中的一部分。

　　高强度、轻量化和耐热部件将支持向高超音速领域的推进，以及CFM Leap涡扇发动机等现有产品。

　　GE航空航天公司也在积极寻求与美国政府合作的机会，目前联邦合同约占GE航空航天公司每年约2.5亿美元科学支出的30%。

　　Vinciquerra说:“在过去的五年里，我们真正磨练的一件事是找出政府试图解决的问题的能力。”他指出，该公司正在寻求与“我们希望在企业内部推进的产品优先级”相一致的政府机会。

　　DMRJ发动机正好处于这一最佳位置，通用电气计划迅速推进这一概念。

　　最初的RDC测试使用的是放置在全球研究中心类似潜艇的地下室中的一个小尺寸演示品。在一个硬化的测试单元中，看似无数的管道和线路将燃料、压缩空气和冷却剂输送到发动机组件中，而洗涤后的废气则排放到地面。

　　该设施允许研究人员探索和解决与超燃冲压发动机点火、燃烧稳定性、油门控制、过度振动、热负荷和材料选择相关的挑战。

　　通用电气航空航天公司计划在2025年初或更早之前测试全尺寸的RDC DMRJ发动机。

　　该公司开发和扩展这项技术的战略之一是今年早些时候收购了总部位于纽约的推进开发公司innovveering。该公司在2023年第一季度成功测试了自己的DMRJ，包括在燃气涡轮和超燃冲压发动机之间的转换。

　　Edison Works的业务发展总经理Mark Rettig称，收购innovveering对GE Aerospace来说意义重大，并称innovveering的DMRJ设计为GE Aerospace基于rcd的原型机奠定了基础。

　　即使是已知最快的喷气式飞机，具有m3能力的洛克希德马丁SR-71黑鸟，也太慢了，无法从涡轮和超燃冲压发动机过渡-至少使用目前可用的推进系统

　　Rettig解释说，在实践中，模式转换将允许飞机在燃气涡轮发动机的动力下发射，过渡到超燃冲压发动机的动力以达到高超音速并执行任务，然后减速并过渡回涡轮动力飞行以着陆。

　　“这种模式转换对车辆的效率至关重要，”雷蒂格说。“这对于车辆能够获得执行任务所需的航程和性能至关重要。”

　　他指出，在这些模式转换过程中，优化效率和发动机性能将是证明这一概念具有现实可能性的关键。

　　虽然最近的RCD测试只采用了DMRJ验证发动机，但计划于2025年初进行的全尺寸测试将包括使用喷气涡轮发动机进行模态转换。

　　如果通用航空证明了这种设计的可行性，那么载人高超音速飞行的前景就变成了“一个工程问题”，正如杨所描述的那样，而不是发明问题。

　　解决这一工程问题将主要落在洛克希德·马丁、诺斯罗普·格鲁曼或波音等飞机制造商身上。他们将面临的挑战是如何将两种截然不同的推进系统与独特的进气要求结合起来。

　　由洛克希德公司在《壮志凌云》宇宙中设计的虚构的“黑暗之星”使用可变进气口，在屏幕上显示的模式转换过程中进行机械调整。

　　虽然这部电影在2022年上映时，这种转变可能看起来纯粹是虚构的，但通用电气航空航天公司最近在推进方面的突破让这个概念不再那么不切实际。

　　尽管如此，全球研究中心的高超音速专家表示，“暗星”的一个方面仍然属于虚构的范畴:在M10的弹射中幸存下来的前景。