

在4月7日直播的视频中,空军研究实验室短暂点火了一台旋转爆震火箭发动机不到一秒钟。将测试视频慢放数万倍后,从排气羽流的热成像图可以看出测试是成功的。在短暂的燃料供应期间,发动机圆柱体内有两个旋转的爆炸。在7月18日发布并于8月10日更新的一份合同中,美国国防部先进研究项目局(DARPA),该军事机构的“蓝天项目”部门,宣布希望开发一种由旋转爆震发动机驱动的远程武器。这个项目,无论在范围和影响力上都雄心勃勃,被命名为“Gambit”。
DARPA的项目通常从一个问题开始,这个问题可以通过将一项新技术从理论转化为可演示的状态来解决。就“Gambit”项目而言,问题在于现有火箭、冲压发动机和燃气涡轮发动机的局限性,它们可能射程太短、飞行速度太慢或成本太高。一种更好的武器应该有更大的射程来打击目标,更快的速度来及时到达目标,并且成本足够低,让指挥官能够将其部署在战场上并放心地使用。
旋转爆震发动机(RDEs)是满足这一需求的一种可能途径。具体来说,DARPA表示,由这些发动机驱动的武器将用于“第四代战斗机”,如F-15和F-16,并对抗“时敏目标”,这可能包括从战场上移动的坦克到特定的军事指挥所的一切。这种类型的武器也被设计成达到“战役规模”的目标,这是一个广泛的术语,暗示射程可达数百英里。
RDEs的工作模式与亚音速巡航导弹和高超音速武器有一些重叠,但“Gambit”项目寻求的武器预计将达到“高超音速”速度,使其比音速快,但不如高超音速武器(如音速的五倍)快。
一种能够达到并维持这些速度的武器投送方式是将其安装在冲压发动机上,冲压发动机在超音速时将燃料注入压缩空气中,并以高速向外喷射。冲压发动机采用的一个主要障碍是,为了达到超音速,冲压发动机要么需要搭乘火箭的“顺风车”,要么自身包含一个火箭助推器,这会占用有限的空间和重量。
“我们正试图利用爆震来产生推进力,”空军研究实验室的Tylor Rathsack在4月7日的直播中说。“爆炸是一件一次性的大事件。如果你想炸死坏人,这很有用,但如果你想把东西送入轨道,那就没那么有用了。”
空军研究实验室(AFRL)在爆震发动机方面拥有多年的经验,其研究项目,如2022年4月的演示,重点关注火箭发动机中的旋转爆震。
在“Gambit”项目的招标中,DARPA明确表示,该项目正在寻求“冲压-RDEs作为一类新型推进器”。在这种配置下,旋转爆震发动机将使其能够“比传统的冲压发动机更早地在飞行轨迹中从低效率的火箭助推器推进切换到高效率的吸气推进”。
此外,“Gambit”项目寻求的发动机将更紧凑、更高效,能够将额外的燃料转化为比冲压发动机更大的射程,同时还能摆脱对超音速涡轮发动机常见活动部件的依赖。取而代之的是,爆震将在环形空间或圆形排气流中旋转。
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“所以我们所做的是,我们有一个圆形的燃烧室,当我们在一部分发动机中启动初始点火时,那种爆震就开始在发动机周边以圆形扩展,”Rathsack说,“最终你会得到一个不断追逐自己的爆震,每秒大约旋转30,000圈,这为我们提供了持续的推力。”
由于“Gambit”武器的发动机比其他冲压发动机的活动部件少,DARPA预计其生产和使用成本会更低。
作为DARPA的一个项目,“Gambit”的研究将在几年内进行,预计第一年年底将完成概念设计,并在第三年年底前测试“武器规模、在武器飞行条件下测试且重量适合飞行的”演示机。
如果承包商能够交付,并且考虑到目前已有的类似项目的多年研究,DARPA将成功推动一种新型战斗机武器的诞生。装备“Gambit”项目生产的武器,飞机能够快速打击弹药库等重要、时敏目标,这一切都归功于由持续爆炸驱动的超音速发动机。
“一次性爆炸很糟糕,”Rathsack说,“来自旋转爆震的持续推力,非常好。”