问：中国已成功地研制了液体燃料冲压发动机和固体火箭冲压发动机，那么，在冲压发动机领域，中国今后的研制方向是什么？

　　刘院士：冲压发动机6686官网做得比较早。过去，研究过液体燃料冲压发动机和固体火箭冲压发动机。我想今后研究的方向主要是以下几个方面

　　第一、提高性能。这是发动机永恒的主题，需要不断地研究。对冲压发动机而言，提高性能主要是提高比冲，就是要提高发动机的燃烧效率，减小阻力损失。

　　第二、提高发动机速度，不断地提高它的马赫数。目前，国内外冲压发动机的最高马赫数通常3.5左右，在这一马赫数下，发动机的性能是比较好的。但还是有很长的发展潜力，比方说达到3.5，甚至达到4以上。

　　第三、就是发动机的可调技术。可调技术主要包括进气道和尾喷管可调。如果进气道和尾喷管可调，就可以大大地提高冲压发动机性能。但是，进气道可调是难以做到的，目前还没有很成熟的技术。尾喷管可调就是尾喷管的有级可调，有可能做到，但无级可调较为困难。

　　第四、对火箭冲压发动机来讲，就是要实现燃气发生器可调。如果燃气发生器不可调，那么，在各种高度下，燃气发生器流量是一定的，难以适应高度和速度的变化。如果流量能够根据马赫数和高度的变化来调节，那么火箭冲压发动机的性能就能大幅度地提高。

　　第五、降低发动机质量。对于各种发动机来讲，都要追求高的推重比。通过不断改进结构，使发动机更轻、更简化，以便得到更高的推重比。

　　问：6686官网知道，燃料在超燃冲压发动机中的滞留时间仅有千分之几秒，点燃燃料如同“在龙卷风中点燃1根火柴”，可见“点火”是1项关键技术，极其困难。请您介绍一下超燃冲压发动机的关键技术？

　　刘院士：超燃冲压发动机因其马赫数较高、速度较快，因此，燃料在燃烧室滞留的时间非常短，是毫秒级的，所以研究超燃冲压发动机会遇到很多关键问题。

　　第1个关键问题是性能。关系到性能的首先是点火，点火可以有多种方法，例如可以用自燃燃料点火，用氢引导点火，用燃气发生器点火，用等离子体点火等。当然，当气流温度达到了燃料的自燃温度，就不需要点火措施了。其次是在实现点火以后，要保持火焰稳定。可以使用支板，利用其楔角及后缘气流进行稳定。也可以使用凹槽或燃气发生器进行稳定，其原理都是造成一定的回流区实现火焰稳定。对超燃冲压发动机来说，流路设计是一个重要问题。流路设计好了，发动机性能就有了保证。

　　第2个关键问题是讲、排气技术。依靠进气道对气流进行压缩，在高超声速流动条件下，会遇到激波附面层干扰，激波与激波的干扰，附面层转捩，以及隔离段设计等一系列问题，这些问题对发动机性能有很大影响。

　　第3个关键问题是结构。超燃冲压发动机的某些前缘部位达到了滞止温度，燃烧室的温度更高，因此，一些部位要采用被动热防护，一些部位要采用主动热防护，这对材料和热防护结构提出了挑战。

　　第4个关键是供油控制问题。在高温下，采用什么方法供油？如何实现发动机的模态控制等等，有很多问题需要研究。

　　问：涡轮冲压循环组合发动机(TBCC)具有可重复使用、发射和着陆地点灵活、单位推力大、能采用普通燃料和润滑剂等优点，是未来很有前途的高超声速动力装置之一。请您谈一谈TBCC的发展现状和中国开展该项研究的可行性。

　　刘院士：TBCC指的是涡轮喷气发动机和超燃冲压发动机的组合发动机。人们一直希望有1种发动机可以实现从低速到高超声速飞行，比较理想的就是TBCC。

　　但是，TBCC对涡轮喷气发动机提出了很高要求：要求涡轮喷气发动机的推重比达到15~20，马赫数达到4~5，这是一个严峻的挑战。TBCC还有布局问题，即涡轮喷气发动机和超燃冲压发动机是串联还是并联。6686官网知道，未来的涡轮喷气发动机到马赫数4~5以后，也不能再工作了，因其不能承受更高温度。这就需要把涡轮喷气发动机关闭，这也是1项要解决的重要问题。还有涡轮喷气发动机和超燃冲压发动机的工况匹配与转换问题，等等。

　　目前国内对TBCC进行了一些概念研究，算是初步工作吧。

　　问：已有的冲压发动机用于无人机、靶机和导弹上。据报道说，超燃冲压发动机今后在空天飞机领域有广阔的应用前景，甚至可用作高超声速远程客机的动力装置，请您为读者展望一下，这一天离6686官网有多远？

　　刘院士：人们一直追求能够飞得更快、更高、更远，超燃冲压发动机有可能为未来的高超声速飞机和空天飞机创造条件。高超声速飞机和空天飞机的实现，将可以极大地提高高超声速飞行的安全性、经济性和使用的灵活性。

　　因为飞机可以从低速飞行逐步提高速度，一段一段地飞，所以其可靠性和安全性较高。而火箭是一次性使用的，不能进行重复飞行，可靠性的检验受到了限制。飞机又是可以重复使用的，所以其经济性也就提高了。高超声速飞机实现了，就可以圆人们洲际飞行的梦想，从地球上的任一点飞到另一点，能在2小时内到达。如果能实现空天飞机，就可以从地球上水平起飞，直接到达地球低轨道；然后又可以重入大气层，在地球上水平着陆。

　　这一目标实现了，就为人类将来开发太空提供了条件。现在到空间去，成本还是太高。按美国人的计算数据，运载1kg有效载荷到地球低轨道，成本是10000美元，如果应用空天飞机，就可能把成本降低100倍。到那时，空间开发成为现实，空间利用也就成为现实。将来要是能花费较低费用进入太空，用较低成本拿回比较贵重的东西，对人类开发太空就有重要意义。例如，在空间建太阳能电站，这是个大型工程，要往空间运很多东西，然后要使其运转，付出的成本和取回来的东西，要算一笔账，是不是值得？

　　高超声速飞行被称为人类飞行史上的第3个里程碑。第1个是莱特兄弟实现人类飞上天空的梦想；第2个是突破音障，就是实现超声速飞行；第3个里程碑就是高超声速飞行，主要是突破热障。气动加热温度很高，发动机燃烧温度更高，这对飞机和发动机都带来了很多新的问题，要解决这些问题，就要突破多项技术难关。曾经有人估计，造出高超声速飞机或者空天飞机，估计需要二三十年的时间。科学技术总是不断进步的，相信这一天总会到来的。（文/31所宣）

      （责任编辑：王姣）