这种被称为旋转爆燃发动机的推进系统，有可能比现有的喷气发动机更轻，同时在动力输出、航程和燃油效率方面有显著提升。
不久前，美国国防部高级研究计划局（DARPA）悄然公布了一项名为"赌神"（Gambit）的新型高速导弹计划。
该计划旨在利用一种新颖的推进方法，它不仅在武器开发方面，而且，对高速飞机甚至海军战舰的动力方式都会产生深远的影响。
这种推进系统被称为旋转爆燃发动机（RDE），有可能比现有的喷气发动机更轻，同时在动力输出、航程和燃油效率方面有显著提升。
“赌神"导弹只是重新关注RDE技术的众多项目之一，但在大多数情况下，这些系统都没有引起媒体的注意。不过，《航空周刊与航天技术》防务编辑史蒂夫-特林布尔对这些最新进展进行了详细报道。在我们试图更好地了解这项技术究竟有多重要时，特林布尔非常友好地与我们讨论了他的工作。
旋转引爆发动机在今天的讨论中可能并不常见，但在当前的高超音速军备竞赛和美国重新关注威慑近邻的背景下，这项技术可以帮助抵消美国在欧洲和太平洋等地的对手所带来的一系列战术和战略优势，而且，它可能比你想象的会来得更快。
新型推进系统
几十年来，旋转引爆发动机一直是理论和推测的主题，尚未跨越理论和实际应用之间的障碍。
从理论上讲，旋转起爆发动机有望比传统的喷气发动机更高效，从而有可能大大提高导弹的射程和速度。这也意味着，小型武器也能达到与当今导弹相同的速度和射程。
在喷气式战斗机等飞机应用中，旋转引爆发动机也能在射程和速度方面提供与导弹类似的优势，同时还有可能降低维护要求。战斗机尤其依赖于后燃烧器，它能有效地将燃料喷射到发动机的排气流中以增加推力，可想而知，这会迅速耗尽燃料储备并降低战斗机的航程。而RDE有可能在大幅减少燃料消耗的情况下增加类似的推力。
但是，这项技术最有用的地方是为海军未来的非核动力水面舰艇提供动力，在提高动力生产、航程和速度的同时，对海军的预算底线产生重大有利影响。
利用爆炸的力量
旋转引爆发动机的概念可追溯到20世纪50年代。在美国，密歇根大学航空航天工程名誉教授阿瑟-尼科尔斯是第一批尝试开发可工作的旋转引爆发动机设计的人之一。
在某些方面，旋转爆燃发动机是脉冲引爆发动机（PDE）概念的延伸，而脉冲引爆发动机本身又是脉冲喷气发动机的延伸。这可能会让人感到困惑，但我们可以将其分解开来。
脉冲喷气发动机的工作原理是在燃烧室内混合空气和燃料，然后点燃混合物，使其从喷嘴中快速喷出，而不是像其他喷气发动机那样持续燃烧。
在脉冲喷气发动机中，如同在几乎所有的内燃机中一样，点燃和燃烧空气/燃料混合物被称为爆燃，其基本含义是加热物质直到其迅速燃烧，但以亚音速进行。
脉冲爆燃发动机的工作原理类似，但它使用的不是爆燃，而是爆轰。从根本上说，爆燃就像它的名字一样：爆炸。
爆燃指的是空气/燃料混合物的点燃和亚音速燃烧，而爆轰则是超音速的。当空气和燃料在脉冲爆燃式发动机中混合时，它们会被点燃，产生爆燃，就像在其他内燃机中一样。然而，在较长的排气管中，强大的压力波会在点火前压缩未燃烧的燃料，将其加热到点火温度以上，这就是所谓的爆燃到引爆转换（DDT）。换句话说，燃料不是迅速烧尽，而是引爆，用相同数量的燃料产生更大的推力；是爆炸，而不是迅速燃烧。
高超音速和航空航天工程学迪-霍华德捐赠教授克里斯-康姆斯博士告诉《Sandboxx新闻》："与爆燃相比，从热力学角度看，引爆过程能更快速、更有效地从燃料中提取能量”。
爆燃仍以脉冲形式发生，就像在脉冲喷气发动机中一样，但脉冲爆燃发动机能够将飞行器推进到更高的速度，据信大约为5马赫。由于爆燃比喷气释放出更多的能量，因此爆燃发动机的效率更高，能以更少的燃料产生更大的推力，从而实现更轻的负载和更远的航程。
正如特林布尔所解释的那样，爆炸冲击波的传播速度远远快于当今喷气发动机所使用的爆燃波：爆炸冲击波的传播速度可达每秒2000米（每小时4475英里），而爆燃波的传播速度为每秒10米。
2008年5月，美国空军研究实验室利用Scaled Composites公司的自制飞机Long-EZ制造出世界上第一架载人脉冲爆燃动力飞机，创造了历史。在试飞员皮特-西博尔德的操纵下，这架不寻常的"傻瓜飞机"在试飞过程中达到了每小时120英里以上的速度，飞行高度在60至100英尺之间。
美国空军后勤局推进局的弗雷德-绍尔在谈到为Long-EZ提供动力的旋转爆燃式发动机时说："就燃油效率而言，这是一个潜在的游戏规则改变者”。
"相比之下，如果我们用传统的燃烧方式来操作这台发动机，同样的燃料燃烧所产生的推力还不到三分之一。与传统发动机相比，预计可节省5%至20%的燃料"。
空军当时评估说，改进后的旋转爆燃式发动机最终可将飞机推进到4马赫以上的速度，如果与其他先进推进系统（如扰频喷气式发动机）结合使用，速度还会更高。旋转起爆发动机可能会更加有效，但是，直到最近，学术界和工程界的许多人都对这种发动机能否真正制造出来表示怀疑。
旋转爆发动机的出现
旋转起爆或爆燃发动机将PDE概念提升到了一个新的水平。它不是让爆轰波从飞机后部传出作为推进力，而是在发动机本身的环形通道内传播。
燃料和氧化剂通过小孔加入通道，然后被快速环绕的爆轰波击中并点燃。这样，发动机就能产生持续推力，而不是脉冲推力，同时还能提高爆燃发动机的效率。许多旋转起爆发动机都有一个以上的起爆波同时在腔体内盘旋。
正如特林布尔所解释的那样，旋转爆燃发动机在爆燃过程中压力会增加，而传统喷气发动机在燃烧过程中压力会完全损失。因此，旋转爆燃发动机的效率更高。事实上，旋转爆燃发动机的效率甚至比脉冲起爆发动机更高，因为脉冲起爆发动机每次脉冲都需要对燃烧室进行吹扫和充气。
"理论上，旋转爆燃式发动机有点像20世纪60年代从涡轮喷气发动机到涡轮风扇发动机的飞跃，但却是针对高超音速飞行器的”。特林布尔解释说："它应该能让比冲（也就是燃料效率）大幅提升，而且如果你能想出如何将其封装，使其不会明显增重或降低空气动力学性能，你应该能从中获得不错的续航能力提升”。
2020年，中佛罗里达大学的一个团队与空军研究实验室的旋转爆燃火箭发动机项目合作，成功制造并测试了世界上第一台工作状态下的旋转爆燃火箭发动机，该发动机在燃料被切断前一直持续点火，有效证明了这一概念的可行性。该团队开发的三英寸铜质试验台在实验室条件下成功产生了200磅的推力。
此后，其他几个项目也纷纷效仿，著名的发动机制造商普惠公司就是其中的佼佼者。
新一代高速远程武器
7月18日，美国国防部高级研究计划局（DARPA）发布了一份关于其新"赌神导弹"计划的特别通告，宣布将举办"投标人日"活动，让企业获得更多有关该计划及其目标的信息。在通知中，DARPA介绍了该计划及其目标，以及从开始到飞行测试的预期时间表。
"赌神"计划的目标是开发并演示一种新型旋转爆燃发动机（RDE）推进系统，该系统可实现大规模生产、低成本、高超音速、远程武器，用于在反介入/区域拒止（A2AD）环境中进行空对地打击。
该计划将分两个阶段进行，为期18个月。第一个阶段将要求竞争者完成初步设计并进行一些有限的测试，第二个阶段将完成设计并最终进行旋转爆燃式发动机系统的全面飞行测试。
虽然新闻稿对"赌神"计划的总体目标没有提供太多细节，但其中的一些措辞却指向了美国国防机构目前面临的具体挑战。在"反介入/区域拒止（A2AD）环境"中使用"赌神"的说法可能与美军与近邻对手对峙的任何环境有关。但有一种环境近年来一直是美国国防部多方努力的重点：由于反舰武器系统阵列不断扩大，从中国海岸延伸出的1000多英里区域拒止泡沫。
美国的舰载战斗机F-35C和F/A-18"超级大黄蜂"战斗机的作战半径均小于650英里，这意味着在没有更远程弹药的情况下，必须将航母驶入危险区域才能出动战斗机。
美国显然有能力生产射程远的空射导弹，但正如特林布尔指出的那样，这并不像在"超级大黄蜂"的机翼下安装一枚巨大的火箭那么简单。这些武器的尺寸非常重要，这就是为什么效率更高、质量更小的旋转爆燃式发动机可以改变游戏规则。
"这可能对美国海军最有用，因为美国海军需要找到一种方法，为战斗机配备远程、高速（4-6马赫）巡航导弹，这些导弹要足够小，能够挤到航空母舰的武器升降器上，并在战斗机机翼下降落回航空母舰，而不会撞到甲板上"。
据空军研究实验室称，旋转爆燃式发动机技术可以使高速武器的价格更加低廉，这一点在国防部最近的一项分析中显得尤为重要，该分析表明，空军正在研发的高超音速（5马赫以上）武器每件成本可能高达1.06亿美元。
根据五角大楼2022年高性能计算现代化计划支持的工作清单，空军研究实验室已开始研发至少三种旋转爆燃式发动机武器或演示器。
其中一个项目的目标是研制一种液体燃料旋转爆燃扰流喷气式发动机，为第五代战斗机可内置的空对地导弹提供动力。另一项试验将利用固体燃料驱动空对空导弹，第三项试验旨在开发一种用于地面自由喷气试验的飞行器。
旋转爆燃式发动机技术最终还能研制出与当今导弹射程和速度相同的小型武器，使F-35等隐形飞机能够在内部武器舱内携带更多弹药。同样，与今天同样大小的导弹可以飞得更远更快，这对空对空和空对地作战都有深远的好处。
旋转爆燃发动机可为战斗机甚至海军战舰提供动力
在空军研究实验室正在开发的以武器为导向的项目中，有另一项旋转爆燃发动机项目可以大大提高美国战斗机的航程和速度：它可以用来替代战斗机的后燃器。
后燃烧器通过将燃料直接喷射到排气管的外流中，有效地将喷气发动机中剩余的氧气与更多的燃料结合在一起。不用说，这种增加推力的方法会严重消耗飞机的燃料储备，迫使飞行员在速度和航程或闲逛时间之间做出选择。
旋转爆燃式发动机后燃烧器可以增加推力，同时利用设计的固有效率，以较少的燃料消耗获得同样的收益。
从长远来看，喷气式旋转爆燃式发动机甚至可以作为主要推进手段安装在飞机机身内。但并不是所有的旋转爆燃式发动机潜在应用都在天空中。最有前途的应用之一可能是在海上。
虽然海军的航空母舰和潜艇以核动力著称，但舰队的其他部分仍然使用老式的F-76船用柴油，仅2016年估计就使用了8600万桶。因此，海军对这种高效推进方法非常感兴趣，也就颇为自然。事实上，海军早在1982年就申请了自己的"旋转引爆发动机"专利。
海军在2012年表示，旋转爆燃发动机可以将战舰的推力提高10%，燃料消耗减少25%，从而以消耗的燃料获得更高的速度和航程。2012年，这种改进预计每年可节省3至4亿美元，调整为今天的美元后，相当于3.87亿至5.16亿美元。
事实上，旋转爆燃发动机可以帮助战斗机飞得更远、导弹飞得更快、船舶航行得更久，甚至火箭发射的成本也会更低。在美国的国防机构中，这种具有前瞻性的技术能惠及的地方并不多。
多年来，围绕旋转爆燃发动机的问题一直是"是否"，但现在越来越多的问题似乎是"何时"。
《国家利益》2023年12月1日亚历克斯-霍林斯
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