沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的誕生

　　早在1913年，法國工程師雷恩·洛蘭就提出了沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的設(shè)計，并獲得專利。但當(dāng)時沒有相應(yīng)的助推手段和相應(yīng)材料，只停留在紙面上。1928年，德國人保羅·施米特開始設(shè)計沖壓式噴氣發(fā)動機(jī)。最初研制出的沖壓發(fā)動機(jī)壽命短、振動大，根本無法在載人飛機(jī)上使用。

　　于是1934年時，施米特和G·馬德林提出了以沖壓發(fā)動機(jī)為動力的“飛行炸彈”，于1939年完成了原型。后來這一設(shè)計就產(chǎn)生了納粹德國的V-1巡航導(dǎo)彈。此外納粹德國還曾試圖將沖壓噴氣發(fā)動機(jī)用在戰(zhàn)斗機(jī)上。1941年，特勞恩飛機(jī)實驗所主任、物理學(xué)家歐根·森格爾博士在呂內(nèi)堡野外進(jìn)行了該類型發(fā)動機(jī)的試驗，但最終未能產(chǎn)生具有實用意義的發(fā)動機(jī)型號。

　　二戰(zhàn)后沖壓發(fā)動機(jī)得到了極大的發(fā)展，為多種的無人機(jī)、導(dǎo)彈等采用。

　　沖壓噴氣發(fā)動機(jī)的核心在于“沖壓”兩字。

　　沖壓發(fā)動機(jī)由進(jìn)氣道（也稱擴(kuò)壓器）、燃燒室、推進(jìn)噴管三部組成，比渦輪噴氣發(fā)動機(jī)簡單得多。沖壓是利用迎面氣流進(jìn)入發(fā)動機(jī)后減速、提高靜壓的過程。這一過程不需要高速旋轉(zhuǎn)的復(fù)雜的壓氣機(jī)，是沖壓噴氣發(fā)動機(jī)最大的優(yōu)勢所在。進(jìn)氣速度為3倍音速時，理論上可使空氣壓力提高37倍，效率很高。高速氣流經(jīng)擴(kuò)張減速，氣壓和溫度升高后，進(jìn)入燃燒室與燃油混合燃燒。燃燒后溫度為2000一2200℃，甚至更高，經(jīng)膨脹加速，由噴口高速排出，產(chǎn)生推力。因此，沖壓發(fā)動機(jī)的推力與進(jìn)氣速度有關(guān)。以3倍音速進(jìn)氣時，在地面產(chǎn)生的靜推力可高達(dá)2OO千牛。

　　沖壓噴氣發(fā)動機(jī)目前分為亞音速、超音速、高超音速三類。亞音速沖壓發(fā)動機(jī)以航空煤油為燃料，采用擴(kuò)散形進(jìn)氣道和收斂形噴管，飛行時增壓比不超過1.89。馬赫數(shù)小于O.5時一般無法工作。超音速沖壓發(fā)動機(jī)采用超音速進(jìn)氣道，燃燒室入口為亞音速氣流，采用收斂形或收斂擴(kuò)散形噴管。用航空煤油或烴類作為燃料。推進(jìn)速度為亞音速～6倍音速，用于超音速靶機(jī)和地對空導(dǎo)彈。高超音速沖壓發(fā)動機(jī)使用碳?xì)淙剂匣蛞簹淙剂希�是一種新穎的發(fā)動機(jī)，飛行馬赫數(shù)高達(dá)5～16。目前尚處于研制階段。前兩類發(fā)動機(jī)統(tǒng)稱為亞音速沖壓發(fā)動機(jī)，最后一種稱為超音速沖壓發(fā)動機(jī)。

　　沖壓噴氣發(fā)動機(jī)與其他推進(jìn)方式結(jié)合后，衍生了多種有特色的發(fā)動機(jī)，如火箭/沖壓組合發(fā)動機(jī)、整體式火箭沖壓發(fā)動機(jī)等。下圖為火箭/沖壓組合發(fā)動機(jī)原理圖：

　　沖壓發(fā)動機(jī)的優(yōu)勢在于構(gòu)造簡單、重量輕、體積小、推重比大、成本低。簡單的說就是一個帶燃油噴嘴和和點火裝置的筒子。因此常用于無人機(jī)、靶機(jī)、導(dǎo)彈等低成本或一次性的飛行器。同時由于推重比遠(yuǎn)大于其他類型的噴氣發(fā)動機(jī)，非常適合驅(qū)動高超音速飛行器，如空天飛機(jī)、先進(jìn)反艦導(dǎo)彈等。

　　但沖壓發(fā)動機(jī)沒有壓氣機(jī)，就不能在地面靜止情況下啟動，所以不適合作為普通飛機(jī)的動力裝置。通常的解決方法是增加一個助推器，使飛行器獲得一定的飛行速度，然后再啟動沖壓發(fā)動機(jī)。最常見的助推器為火箭發(fā)動機(jī)。此外也可由其他飛行器掛載僅裝有沖壓發(fā)動機(jī)的飛行器，飛行到一定速度后，再將僅用沖壓發(fā)動機(jī)的飛行器投放。