【知识之窗第五十五期】经常说航发，那么你知道冲压发动机吗？

经常听人说航空发动机，那么你有听说过冲压发动机吗？今天一起来聊一聊冲压发动机，扒一扒航空发动机...

经常听人说航空发动机，那么你有听说过冲压发动机吗？今天一起来聊一聊冲压发动机，扒一扒航空发动机与冲压发动机间的那些事。

冲压发动机

冲压发动机即冲压喷气发动机，是一种构造非常简单、可以发出很大推力、适用于高空高速飞行的空气喷气发动机。而航空发动机是为航空器提供飞行所需动力的发动机。主要有三种类型：活塞式航空发动机，燃气涡轮发动机，冲压发动机。

那么，相对于其它两种发动机，冲压发动机有什么特点呢？其特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力大，特别适用于高空高速飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳，限制了应用范围，仅用在导弹和空中发射的靶弹上。正因为这个原因，冲压发动机在一大段时间里远离公众的视野，接下来，重新认识一下冲压发动机吧。

原理

冲压喷气发动机是一种利用迎面气流进入发动机后减速，使空气提高静压的一种空气喷气发动机。它通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室、推进喷管三部组成。冲压发动机没有压气机（也就不需要燃气涡轮），所以又称为不带压气机的空气喷气发动机。冲压发动机主要是利用高速迎面气流进入发动机后减速使空气增压的航空发动机。通常由进气道（又称扩压器）、燃烧室和喷管组成。航空器飞行时迎面气流在通过进气道的过程中将动能转变为压力能，经压缩后的空气进入燃烧室与燃料混合进行等压燃烧，生成的高温燃气在喷管中膨胀加速后排出，产生推力。

分类

按应用范围划分，冲压发动机分为亚音速、超音速、高超音速三类。
一、亚音速冲压发动机

亚音速冲压发动机使用扩散形进气道和收敛形喷管，以航空煤油为燃料。飞行时增压比不超过 1.89，飞行马赫数小于0.5时一般不能正常工作。亚音速冲压发动机用在亚音速航空器上，如亚音速靶机。

二、超音速冲压发动机

超音速冲压发动机采用超音速进气道（燃烧室入口为亚音速气流）和收敛形或收敛扩散形喷管，用航空煤油或烃类燃料。超音速冲压发动机的推进速度为亚音速到6倍音速，用于超音速靶机和地对空导弹（一般与固体火箭发动机相配合）。

三、高超音速冲压发动机

这种发动机燃烧在超音速下进行，使用烃类燃料或液氢燃料，飞行马赫数高达5～16，目前高超音速冲压发动机正处于研制之中。超音速燃烧冲压发动机是一种以超音速燃烧为特色的冲压发动机,在高速时，需要超音速燃烧来保证较高的燃料利用率。（简称超燃冲压发动机）由于超音速冲压发动机的燃烧室入口为亚音速气流，也有将前两类发动机统称为亚音速冲压发动机，而将第三种发动机称为超音速冲压发动机。（这种发动机运用的代表有美国的X-43A、X-51A“乘波者”高超音速试验机）

用途

前面已经说过，因为发动机不能自行起动和低速下性能欠佳，冲压发动机的应用范围有所限制，那么，冲压发动机到底在哪里使用呢？

①超音速飞机：主要用作歼击机与轰炸机的动力装置。例如正在研究中的一种，是把冲压式发动机与涡轮喷气发动机组合使用，后者放在冲压发动机的进气道内。起飞时使用涡轮喷气发动机，冲压发动机在M=0.4时起动，设计的飞行速度为音速的4倍(M=4)(图3)。此外还有一种在研究中的轰炸机，其设计飞行速度为M=4，巡航高度H=30，000公尺，最大航程为16000公里，目前尚未获得成功。

②洲际飞航导弹：由于冲压发动机可在高速下飞行，并且经济性很好，做为远程导弹，无论从军事上或经济上来考虑都很好，所以各国都在积极的从事研究。有一种正在研究中的洲际飞航导弹，其飞行速度约为音速的3.0－3.5倍，高度约为21－24公里。航程大于8000公里。

③中程近程导弹：在射程从几十公里直到2400公里范围内的中程及近程导弹上，目前经常采用冲压发动机。这种导弹可以是地对地，空对空，也可以是地对空。例如有一种装有冲压式发动机的地对地导弹飞行速度M=3.5，飞行高度24公里，航程2400公里。另一种空对空导弹从歼击机发射，可以用来攻击轰炸机或其他飞机，速度是音速的3倍。还有一种正在生产中的防空导弹，由地面发射，速度为M=2－2.5，这些导弹均采用冲压式发动机作为动力装置。

此外，为了训练歼击机及导弹武器射击用的超音速靶机，使用冲压发动机也是非常经济的，因为这种发动机成本比其他发动机要便宜得多。

前景