如何看待西安航天动力研究所研制的某组合动力发动机首飞成功？

这是国内组合动力的首飞，是一个历史性时刻，值得庆祝。

国际上两类主流的组合动力发动机就火箭基组合动力循环发动机（rocket-based combined-cycle engine，简称RBCC）和涡轮基组合动力循环发动机（turbine-based combined-cycle engine，简称TBCC）[1]。组合动力发动机本质上还是以未来飞行器宽速域和宽空域的需求为背景而产生的，图1是各类发动机适用的飞行速域和空域范围，可以看出组合动力发动机的优势是十分明显的。

图1 各类发动机比冲随飞行马赫数的变化

图2是RBCC发动机结构图 ，下面介绍一下火箭基组合动力循环发动机（RBCC）的工作过程：RBCC工作过程一般分为火箭引射模态（eject mode），亚燃冲压模态（ramjet mode），超燃冲压模态（scramjet mode），和纯火箭模态（pure rocket mode）四种模态。由文献[2]，四类模态的工作马赫数Ma范围分别是：

火箭引射模态（eject mode）：Ma∈[0，3]

亚燃冲压模态（ramjet mode）：Ma∈[3，7]

超燃冲压模态（scramjet mode）：Ma∈[7，12]

和纯火箭模态（pure rocket mode）：Ma>12

可见RBCC可以从零起飞，首先起动火箭引射模态（0<Ma<3）加速飞行器至亚燃冲压马赫数3左右，开启亚燃冲压模态（3<Ma<7）飞行；通过双模态冲压发动机将亚燃模态转换加速至超燃模态（7<Ma<12）飞行 ，当飞行器达到一定高度后，空气变得十分稀薄以至于超燃冲压发动机比冲性能迅速下降后，最后开启纯火箭模态（Ma>12）在高空或大气层外进行火箭模式飞行。

由于RBCC存在纯火箭模态，所以飞行的速域可以更宽，另外也可以在大气层外飞行，这样RBCC理论上就可以进行单级入轨这种操作，这相比TBCC是有明显优势的。

图2 RBCC发动机结构图

图3是TBCC发动机结构图 ，下面介绍一下涡轮基组合动力循环发动机（TBCC）的工作过程：TBCC工作过程一般分为涡轮模态（eject mode），亚燃冲压模态（ramjet mode），超燃冲压模态（scramjet mode）。由文献[3]，三类模态的工作马赫数Ma范围分别是：

涡轮模态（eject mode）：Ma∈[0，4]

亚燃冲压模态（ramjet mode）：Ma∈[3，6]

超燃冲压模态（scramjet mode）：Ma∈[6，10]

TBCC同样也可以从零起飞，首先起动涡轮模态（0<Ma<4）加速飞行器至亚燃冲压马赫数4左右，开启亚燃冲压模态（4<Ma<6）飞行；通过双模态冲压发动机将亚燃模态转换加速至超燃模态（6<Ma<10）飞行 。从工作过程及其包络范围可以看出，由于TBCC没有纯火箭模态，所以TBCC是一直需要吸入空气中的氧气作为氧化剂来源的，也因此TBCC只能在大气层内飞行。

但是相比RBCC，有图1可知，在从零起飞阶段TBCC使用涡轮进行加速的比冲要比火箭引射模态大得多（由于自身不携带氧化剂），因此在起飞阶段TBCC的费用更加经济。

图3 TBCC发动机结构图

最后，鄙人也是从事相关行业，争取在今后一段时间内能够献上自己的一份绵薄之力，也衷心祝愿祖国的航空航天事业能够越来越强，也希望有更多的青年人能够加入这个行业。

[1] Shi L, Zhao G, Yang Y, Gao D, Qin F, Wei X, et al. Research progress on ejector mode of rocket-based combined-cycle engines. Prog Aerosp Sci. 2019;107:30-62.

[2] Zhang T-t, Wang Z-g, Huang W, Chen J, Sun M-b. The overall layout of rocket-based combined-cycle engines: a review. J Zhejiang Univ-SCI A. 2019;20:163-83.

[3] Urzay J. Supersonic Combustion in Air-Breathing Propulsion Systems for Hypersonic Flight. Annual Review of Fluid Mechanics. 2018;50:593–627.