中国研制出4马赫数的“ACE”涡轮喷气发动机，其性能打破纪录

抖音热门 2025年11月10日 04:21 1 cc

中国科学院工程热物理研究所近日对外公布了一项航空动力领域的重要进展：一款采用创新性三涵道架构的自适应循环发动机原型机已成功通过地面和高空模拟试验。这一技术突破标志着中国在新一代战斗机动力系统研发上取得关键进展，并将对未来超音速民用运输领域产生深远影响。

在上周于北京举行的中国工程热物理学会年度学术会议上，中国科学院工程热物理研究所副所长徐刚在开幕式报告中系统阐述了该机构在自适应循环发动机技术方面的研究成果。他在报告中指出，研究团队首创了"旁路燃烧与级间混合变模态发动机"技术路线,成功解决了传统涡轮发动机在高空高速飞行条件下推力严重衰减的技术瓶颈。

这款发动机展现出三项显著特征：能够在马赫4速度下实现高效超音速巡航，可作为组合循环推进系统的高速涡轮部件运行，并且有效解决了此类系统长期存在的"推力陷阱"难题。所谓推力陷阱，是指涡轮基组合循环发动机在从涡轮模式向冲压模式转换过程中出现的推力骤降现象，这一问题严重制约了组合动力系统在高超音速飞行器上的应用。

技术路线的本质差异

值得注意的是，中国研究团队选择了与美国截然不同的技术路径。美国通用电气和普惠公司研发的XA100与XA101发动机采用的是双涵道架构，而中国方案则采用了更为复杂的三涵道设计。这种架构差异并非简单的设计选择，而是反映了对发动机性能优化的不同理解。

三涵道设计在理论上可以提供更加灵活的气流分配方式。发动机能够根据飞行任务需求，在不同的气流通道之间动态调配空气流量，从而在高推力作战模式和高效率巡航模式之间实现更为平滑的切换。这种设计使发动机在亚音速、跨音速和超音速等多种飞行状态下都能保持较高的工作效率。

自适应循环发动机的核心优势在于能够根据飞行条件实时调整发动机的热力循环参数。与传统固定循环涡扇发动机相比，这类发动机可以在不同飞行阶段优化涵道比，既能满足高速飞行时对大推力的需求，又能在巡航阶段实现较低的油耗。这种多模态工作能力对于第六代战斗机至关重要，因为这些未来战机需要在广阔的飞行包线内执行多样化任务。

突破传统发动机性能极限

徐刚在报告中特别强调，新型发动机攻克了传统涡轮发动机的固有缺陷。常规涡轮发动机在高马赫数飞行时，由于进气道压缩导致的高温高压环境，发动机的折合流量会大幅下降，进而导致推力输出能力严重退化。这种现象在马赫数超过3时尤为显著，成为限制高速飞行器性能的主要瓶颈。

通过引入旁路燃烧技术，新型发动机在核心机之外增设了额外的燃烧空间，使部分旁通气流可以参与燃烧过程，从而在高速飞行时显著提升总推力输出。级间混合技术则通过优化不同气流通道之间的混合过程，提高了能量转换效率，降低了总压损失。

这项技术的另一个重要应用场景是涡轮基组合循环推进系统。这类系统通常整合了涡轮发动机和冲压发动机，理论上可以覆盖从零速度到高超音速的全速域飞行。然而，两种发动机模式之间的转换一直存在推力断档问题：涡轮模式在高马赫数时推力不足，而冲压模式在低马赫数时无法启动。中国研究团队声称，新发动机作为高速涡轮部件，能够在更高的马赫数范围内保持足够推力，为冲压模式的顺利接入创造条件。

全球航空动力竞争格局演变

从国际视角来看，自适应循环发动机技术已成为大国航空动力竞争的焦点领域。美国空军的下一代自适应推进计划于2016年启动，目标是在2025年前后为第六代战斗机提供推力达到200千牛级别的动力系统。美国两大发动机巨头通用电气和普惠公司的样机已经完成了地面测试，并计划在本十年内实现工程化应用。

美国方案的技术特点是在传统涡扇发动机基础上增加第三股气流通道，使发动机能够在高涵道比经济模式和低涵道比高推力模式之间切换。这种设计延续了美国在20世纪80年代开发的可变循环发动机理念，但在核心机技术、材料科学和控制系统等方面实现了代际跃升。

中国方案的独特之处在于其面向组合循环推进系统的设计定位。这表明中国的技术路线不仅关注常规超音速飞行，更着眼于高超音速领域的应用前景。这种战略选择与中国近年来在高超音速技术领域的持续投入相呼应，显示出清晰的技术发展脉络。

从技术成熟度角度分析，完成高空台试验是发动机研制过程中的重要里程碑。高空台试验能够模拟真实飞行条件下的气压、温度和马赫数环境，检验发动机在不同高度和速度下的工作特性。这一阶段的成功意味着发动机的基本设计得到了验证，但距离实际装机应用仍需经历更多轮次的优化和耐久性测试。

自适应循环发动机技术的突破将对军用航空领域产生深远影响。第六代战斗机普遍要求具备高速巡航能力、远程打击半径和较低的可探测性。传统发动机难以同时满足这些相互矛盾的性能要求，而自适应发动机通过动态调整工作模式，为实现这些目标提供了可能性。此外，这类发动机较低的油耗水平也有助于减少后勤保障压力，提高战斗机的任务灵活性。

在民用航空领域，超音速运输一直是业界追求的目标。自适应循环发动机的变模态能力使其成为下一代超音速客机的理想动力选择。通过在起飞和加速阶段提供充足推力，在巡航阶段切换至高效率模式，这类发动机有望在保持合理运营成本的前提下实现超音速飞行。然而，民用应用还需要解决噪声控制、排放标准和经济性等一系列额外挑战。

中国此次公布的技术进展表明，全球航空动力技术格局正在发生变化。长期以来，美国在高性能航空发动机领域占据主导地位，但近年来中国通过持续的研发投入和技术积累，正在缩小与先进水平的差距。自适应循环发动机这一前沿技术领域尚未形成成熟的工程产品，为后发国家提供了追赶甚至实现并跑的机会窗口。

从技术发展趋势来看，未来航空发动机将朝着更高推重比、更宽速域、更低油耗和更强适应性方向演进。自适应循环发动机正是这一趋势的集中体现。随着材料科学、计算流体力学和智能控制技术的不断进步，这类发动机的性能潜力将得到进一步释放。中国在三涵道架构和旁路燃烧技术方面的探索，为全球航空动力技术发展提供了新的思路，也预示着未来天空中将出现性能更加卓越的飞行器。