變循環渦扇發動機+衝壓發動機:未來發動機中的組合發動機|陳光談航發59

該發動機以衝壓發動機為外殼，內置一台渦輪噴氣發動機。當起飛和低速飛行時，渦噴發動機進氣口打開並工作；

當飛行器加速到一定速度后（如馬赫數大於2），渦噴發動機進氣口關閉，整個渦噴發動機相當於衝壓發動機的進氣錐，氣流繞過渦噴發動機外殼進入衝壓發動機的燃燒室，進行超聲速燃燒，衝壓發動機開始工作，並將飛行器加速到更高的速度；

當減速時則工作程序相反。該發動機既可實現高超聲速飛行，又可覆蓋現有噴氣發動機的大部分飛行包線，是未來大氣層內以吸氣式發動機為動力的高速飛行的理想動力裝置。

為了達到更高的飛行速度和高度，飛行器將在大氣層與外層空間的邊緣處飛行(高度50～100公里)。

此處空氣極其稀薄，氧含量極低，完全依靠吸入外部空氣中的氧氣來維持發動機工作已十分困難，必須採取吸氣式發動機與火箭發動機的組合動力裝置。裝備該動力的飛行器除攜帶燃料外，還需攜帶部分氧化劑。

當飛行器在大氣層內飛行時，以衝壓發動機為動力，完全利用吸入的空氣與燃料摻混燃燒；

隨著飛行高度的提高，吸入的氧含量越來越少，將根據需要補充部分氧化劑，發動機的工作模式轉為吸氣+火箭發動機的混合工作模式；

隨著飛行高度的進一步升高，在飛出大氣層后，發動機的工作模式將由吸氣式轉為完全的火箭發動機工作模式，為飛行器在外層空間的運動提供動力。

其燃料必須使用高熱值的液氫燃料，在提供給發動機的同時，還必須將其用於冷卻高溫機體和熱端部件。氧化劑可以完全依靠自身攜帶，也可利用大氣層內飛行過程，吸收並儲存大氣中的氧氣，供外層空間飛行使用。

該發動機可實現大氣層內外的往返自由飛行，是天地往返式可控飛行的優選動力方案之一。

變循環渦扇發動機+衝壓發動機

20世紀90年代以來，針對高超聲速運輸機的動力需求，美、英、法、俄、日等國單獨或合作研究了多種方案，比如渦輪涵道發動機、外涵燃燒風扇發動機、超聲速通流風扇發動機、變循環發動機和渦扇-衝壓組合發動機等。

1989~1999年，由日本政府主持、日本三家發動機公司和四家國立實驗室、美、歐四家著名發動機公司參加，投資3億美元，實施了超聲速和高超聲速推進系統研究計劃（HYPR），取得重大突破。

在此基礎上，又開始一項新的計劃，為下一代馬赫數5高超聲速運輸機研發動力裝置。它是一種組合循環發動機（CCE），由變循環渦扇發動機（VCE）和以甲烷為燃料的衝壓發動機組合而成（圖11-11），海平面靜態推力27551公斤力。

裝機對象是300座4發高超聲速客機，最大起飛重量440噸，巡航速度為馬赫數5，巡航高度28.3公里,航程12000公里,從東京到紐約只要3個小時，只有目前飛行時間的1/5左右。飛機在起飛和著陸時,VCE的涵道比增加以降低雜訊；

在馬赫數3以下巡航時，VCE的涵道比減小以使燃料消耗最少而具有大的單位推力；在馬赫數3以上巡航時，衝壓發動機取代VCE投入工作。這種高超聲速客機預計2030年左右進行試飛。

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