王振国让中国超燃冲压发动机领先世界( 二 )

王振国院士团队提出与宽范围匹配的串并联结合的多凹腔方案，包括轴对称燃烧室构型的三串联、双串联凹腔，以及矩形构型的串并联四凹腔、七凹腔方案等，通过揭示多凹腔超声速燃烧室内多回流区联合作用下的燃烧流动机理，形成了基于多凹腔回流区实现释热分布匹配的方法，提出了抑制燃烧振荡的鲁棒（稳定可靠）燃烧方案，形成了多凹腔超声速燃烧组织理论。在超声速燃烧火焰稳定、超声速鲁棒燃烧、高效超声速燃烧组织等方面取得突破，为宽范围超燃冲压发动机设计提供了重要支撑。

比如在超声速燃烧火焰稳定方面：由于超燃冲压发动机内气流速度远超火焰传播速度理论极限，火焰稳定十分困难。超燃冲压发动机燃烧室内的气流驻留时间在1ms量级，在这样的条件下为确保超声速燃烧火焰稳定，王振国团队系统开展了串联、并联多凹腔火焰稳定特性研究，揭示串联多凹腔通过延长气流驻留时间并提高燃料/空气湍流掺混来促进部分预混火焰稳定的机制，建立了理论分析模型。王振国团队发现其通过上下游调节能够更好地适应宽范围来流条件的变化；揭示出并联多凹腔通过增加有效稳焰容积、回流区释热耦合改变激波和回流区结构来强化部分预混火焰稳定的机制，发现在局部具有燃烧明显增强的效果；提出了多凹腔火焰稳定设计方法，显著拓宽了稳焰范围，为宽范围超燃冲压发动机的稳焰设计提供了理论依据。没有任何借鉴，自主创新，攻克多项世界级的难题，王振国院士自创全新理论，让中国在超燃冲压发动机领域领先世界。王振国院士更是在2012年和2014年获军队科技进步一等奖各1项（均排名第1）。不仅仅是理论创新，王振国院士更是将理论转变为实际，研制成功世界首台航空煤油再生冷却超燃冲压发动机（美国X-51A发动机采用特殊吸热型碳氢燃料），通过长程热试车考核。该型发动机研制成功，标志着我国具备了独立自主研发超燃冲压发动机的能力，和美国相比，我国研制的航空煤油再生冷却超燃冲压发动机使用航空煤油作为燃料，成本更低，应用范围更广，速度更快，而且我们是世界首个实现了亚小时连续工作的国家。

王振国从概念提出、方案设计到系统集成，研制成功国家重大专项的××高超声速飞行器，并组织完成飞行试验，使我国成为继美国之后第二个实现以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器自主飞行的国家。除此之外，成果应用于继美国和澳大利亚联合研制的HiFIRE后第二个低成本临近空间高超声速通用试飞平台（代号“凌云一号”）的超燃冲压发动机设计，经飞行试验验证，连美国都佩服，被美国《航空周刊》称为“里程碑成就” 。

要知道，目前美国的HiFIRE可是经历过多次失败， HIFiRE计划的第一次HIFiRE5试验并未取得成功， HIFiRE7试验也并未完全成功，整个计划的进度被严重影响，而中国已经开始启动了“凌云二号”计划。

据悉，目前王振国教授正在主持研制的具备世界领先水平的(国家重大科技专项)xx临近空间飞行器xx组合发动机我国在高超声速飞行器领域取得的其他成绩除了王振国教授在超燃冲压发动机上做出了卓越成就之外，中国航天空气动力技术研究院第二研究所在FD-21高超声速风洞中也完成了时速10000公里基于氢氧燃料技术的超燃冲压点火试验，实现了5毫秒时间内，氢气在速度近3千米/秒（10000公里/小时）空气中的超声速自主燃烧，并获得了超声速燃烧模态下的试验数据和火焰图像。

此次氢氧燃烧推进试验，一举攻克了超高速超燃冲压发动机地面试验的两大关键技术性难题，一是通过极为精确的时序控制技术，在百分之一的眨眼时间（5毫秒）内实现了氢燃料与速度近3千米/秒（10000公里/小时）空气之间的空间交汇；二是利用光壁横向喷注与凹腔稳焰相结合的技术，实现了氢燃料的超声速点火与稳定燃烧。该风洞是全球最大口径自由活塞驱动高能脉冲风洞，速度能够达到15马赫，此次试验成功也标志着FD-21高超声速风洞正式进入实用化阶段，该风洞后续将会加快孵化一大批新型跨大气层高超音速飞行器。