脈沖爆震發動機是一種由脈沖爆震波產生的高溫、用高壓氣體產生推力的新概念發動機，熱循環效率高、結構簡單等優點，可以作為戰略飛機使用、無人機、導彈 美國的動力裝置也可以用作軌道轉移發動機、行星著陸發動機和航天器姿態控制、衛星機動動力裝置在未來空間推進領域具有廣闊的應用前景近年來，國內外許多研究機構都在競相開展脈沖爆震發動機的研究工作。

2016年8月，俄羅斯率先成功完成使用環保液體燃料的新一代脈沖爆震航空發動機試驗。

脈沖爆震發動機是一種基于爆震燃燒的新概念發動機，其原理不同于普通的火箭發動機或航空噴氣發動機。這種發動機直接利用爆震燃燒產生的爆震波來壓縮燃燒室中的氣體，然后產生動力。爆震燃燒產生的爆震波使爆炸性燃料的壓力、溫度迅速升高（壓力可高達100個大氣壓，溫度可達2000℃）因此，爆轟燃燒的發動機不需要傳統的壓氣機和渦輪部件就可以達到壓縮氣體的目的，大大簡化了結構，降低了成本。另外，由于爆轟波的傳播速度極快，達到每秒幾千米，整個燃燒過程接近恒壓燃燒，因為恒壓燃燒的熱循環效率比定容燃燒高得多（普通發動機以恒定的體積燃燒），達到49%定容燃燒效率為27%因此，采用爆震燃燒的推進系統的性能可以大大提高。當爆震頻率高時（達到80 ~ 100赫茲），就可以產生持續的推力。

脈沖爆震發動機被認為是21世紀潛在的航天動力項目。因此，有學者稱之為“夢幻動力”

PDE 主要由進氣口組成、爆震室、尾噴管、爆震激發器、閥門等，一個工作循環包括進氣、噴油、點火、燃燒（含爆轟波的產生和傳播）及排氣。根據PDE工作循環的特點，基本的工作循環過程可以分為以下幾個階段：1）易爆燃料/氧化劑混合物充滿爆震室；2）點火起爆；3）爆震波傳播到開口端，從充滿高溫高壓氣體的爆震室排出；4）當爆震波到達出口時，膨脹波反射進來，爆震產物從爆震室排出；5）大部分氣體排出后，從封閉端反射的膨脹波從爆震室排出；6）膨脹波排出后，爆轟室處于低壓狀態，充入隔離氣體吹掉剩余的燃氣，然后補充爆炸性混合物，開始新的循環。整個工作過程是斷斷續續的、周期性的，也就是PDE 工作不穩定。當爆震頻率較高時，例如大于100Hz，可以近似認為工作過程是連續的，可以提供連續的推力推動飛行器前進。

PDE有以下優點：結構簡單（無渦輪等旋轉部件）尺寸小（不大于2米）適用范圍廣、成本低、可在零

速度下使用、燃燒效率高、高速性能優越。預計PDE推重比可達20，馬赫數范圍為0 ~ 10（吸氣型為0~3或5），飛行高度范圍0~50km，推力范圍0.5kg~50000kg，油耗不到1kg/kgoh。脈沖爆震發動機沒有易損壞的旋轉部件，因此結構更簡單、維護更容易。此外，PDE可以通過現有材料和現有工藝生產。據估計，PDE的成本比超音速渦輪發動機便宜75%PDE是目前唯一可以雙模式工作的發動機概念，既可以工作在吸氣模式，也可以工作在火箭模式。比如在M=0~3及更高的范圍內，可以有效地通過空氣推進，然后以脈沖爆震火箭模式工作。因此，PDE在未來軍事和航天運輸領域是一種很有前途的新概念發動機。

脈沖爆震推進系統主要分為火箭式、吸氣式、433，356種聯合循環和混合循環方式。

1）火箭和吸氣式脈沖爆震發動機實際上是一種“純”脈沖爆震發動機不同于脈沖爆震火箭發動機（PDRE）它需要自帶氧化劑，以及吸氣式脈沖爆震發動機（APDE）空氣被用作氧化劑。PDRE 和APDE 有很多潛在的應用前景，PDRE 可以作為上面級發動機、軌道轉移發動機、巡航導彈動力裝置、行星著陸發動機；此外，它還可用于航天器姿態控制、空間站運行、衛星機動的動力裝置等。APDE 可用于戰略飛機動力裝置、機載導彈或艦載導彈的動力裝置、無人機動力裝置和遠程導彈動力裝置等。

2）組合循環PDE 就是在同一個流道中安裝不同循環的發動機，每個循環工作在不同的飛行速度范圍，以優化整個系統的性能。比如脈沖爆震發動機和普通火箭發動機放在同一個導管內，形成組合循環系統，可以用于高速、遠程導彈動力裝置的推進系統比同樣航程的普通兩級液體火箭要小。脈沖爆震/沖壓/超燃沖壓發動機組合循環系統可作為高超聲速飛行器的動力裝置，其中脈沖爆震發動機可作為低速飛行時的加速裝置，當飛行馬赫數高于3時，超燃沖壓發動機將繼續替代工作。聯合循環系統的一種變體稱為多模式，這是一種同一發動機在同一管道中進行許多不同循環的模式。

3）混合循環PDE采用脈沖爆震燃燒室（PDC）與渦輪機械結合，爆轟燃燒代替恒壓燃燒，可用于新一代超音速飛機。在混合循環模式下，PDC 可用于替代高壓壓縮機、燃燒室、高壓渦輪和加力燃燒室。對于一定的氣流，PDC 可以通過爆轟波的壓縮過程使其壓比提高2 倍。對于現在的加力燃燒室，PDC 作為推力加力燃燒室使用，會提高性能，降低油耗。

雖然PDE的概念已經在實驗室中得到驗證，但仍有以下技術問題需要解決：

1）爆震的起爆、控制和保持

快速可靠的起爆是PDE實用化的最重要問題之一，因為高工作頻率和重復點火次數是PDE正常工作的基本要求。從爆燃到爆震的轉變（DDT）過程是近期PDE研究的最佳方案。以往對起爆和爆燃轉爆轟的研究大多是在靜態氣體中進行的，而且大部分研究使用了很長的激波管，這與實際PDE長度小于2米的條件不符。

2）液體燃料和氧化劑的霧化、噴射、摻混

對于燃燒液體燃料的PDE，燃料噴射、混合和點火相當困難。具有快速反應、高質量流量和高可控性的噴射系統對于滿足脈沖爆震發動機的高頻運行是非常重要的。注入系統必須滿足成本、重量、對體積和功率的要求等。因此，我們應該研究氣體和液體燃料噴射的關系、摻混有關的物理、化學和熱力特性。

3）PDE輔助系統的設計

實際的PDE系統應該包括多個爆震室，這些爆震室與公共的入口和噴嘴相連，并且實際的PDE系統還包括加壓燃料儲存和供應系統、燃油/空氣噴射系統起爆系統和推進劑噴射系統。

作用在PDE爆震室末端的封閉壁（推力壁）發動機上的爆炸壓力將化學能轉化為動能。PDE需要一個輔助動力系統用于啟動和流量控制，也可能包括一個特殊用途的動力提取系統。此外，PDE還需要設計快速動作、推進閥和燃油閥和控制系統部件帶有飛重，以及先進的燃燒控制系統、有效入口和噴嘴、考慮系統特殊部分的綜合設計方案。

4）進口/爆震室接口的設計

由于爆震過程對化學計量的影響、粒子液滴尺寸、當地的混合程度很敏感，所以是最好的進口/爆震室接口設計存在較大困難，因此有必要研究PDE與混合壓縮超聲速進氣道的高效集成方法。

5）高性能噴嘴的設計

6）多個爆震管的動態耦合

由于推力不穩定，實際PDE需要采用高頻率（大于80赫茲）多管結構，但存在多管爆轟燃燒室之間的動力耦合問題。

7）冷卻問題

爆轟波后的熱氣速度極高，導致管壁熱量增加，必須采取高效的冷卻措施。

8）爆震現象的精確理論分析

采用真實化學模型和分子混合模型的先進數值模擬和多組分爆轟模擬對于理解爆轟燃燒機理非常重要。

9）混合偏微分方程的設計

可利用涵道空氣、渦輪機可能需要主動噪聲抑制。

10）爆轟燃燒會產生強烈的震動和巨大的噪音。