超聲速燃燒沖壓式發動機
超音速燃燒沖壓發動機，簡稱超燃沖壓發動機，可以在爬升過程中從大氣中獲取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，節省重量，意味著在消耗相同質量推進劑的情況下，超燃沖壓發動機可以產生4倍于火箭的推力。
簡介概況
超燃沖壓發動機是指燃料在超音速氣流中燃燒的超燃沖壓發動機。使用碳氫燃料時，超燃沖壓發動機的飛行Ma數在8以下，使用液氫燃料時，飛行Ma數可達6~25。超音速或高超音速氣流在進氣道中膨脹到4馬赫的較低超音速，然后燃料從壁面和/或者將氣流中的突起物噴入，與超音速燃燒室內的空氣混合后燃燒，最后燃燒后的氣體通過擴張噴嘴排出。
超燃沖壓發動機高超聲速飛行器（航班號m超過5倍音速的有翼和無翼飛機）是未來軍用和民用飛機的戰略發展方向，被稱為繼推進器、繼渦輪噴氣推進飛機之后航空史上的第三次革命。超燃沖壓發動機是實現高超聲速飛行器的首要關鍵技術，是21世紀以來世界各國競相發展的熱點領域之一。
國外比較發達的超燃沖壓發動機有超燃沖壓發動機/增壓雙模沖壓發動機和亞燃燒/雙燃燒室超燃沖壓發動機。亞燃/超燃沖壓發動機可以在兩種模式下工作超燃沖壓發動機和超燃沖壓發動機。發動機飛行數大于6時實現超音速燃燒，馬赫數低于6時。實現亞音速燃燒。美國、俄羅斯對該型發動機進行了研究，美國宇航局正在對該型發動機進行飛行測試。亞燃/超燃沖壓發動機的進氣道分為兩部分：來流一部分導入亞音速燃燒室，另一部分通過剩余來流發動機的制動原理導入超音速燃燒室。這種發動機適用于巡航導彈等一次性飛行器。
超燃沖壓發動機雖然有很多優點，是高超聲速飛行器的最佳吸氣動力，但它不能獨立完成從起飛到高超聲速飛行的全過程，所以人們提出了組合動力的概念，這種方案的馬赫數范圍為0－15用于載人的空天飛機，可以在地面起飛和降落。渦輪是國外研究的主要組合式超燃沖壓發動機/超燃沖壓和火箭/超燃沖壓等。這種組合發動機可能成為21世紀可重復使用的空天飛機從地面起飛和降落的動力。
發展歷史
使用超燃沖壓發動機作為驅動力并不是一個新概念。國外超燃沖壓發動機技術的發展已有50多年的歷史。在20世紀90年代，記錄了最早的專利。20世紀60年代中期，一些超燃沖壓發動機已經進行了飛行測試，最高速度達到7馬赫.3。通用電氣公司、聯合技術公司、馬夸特公司、約翰·典型的氫燃料超燃沖壓發動機由霍普金斯大學的APL實驗室和NASA的蘭利研究中心開發（同樣的燃料也用于航天飛機和其他液體火箭助推器）
20世紀80年代中期，美國政府啟動了由超燃沖壓發動機驅動的國家空天飛機計劃。然而，隨著冷戰的結束、由于財政吃緊，美國政府不得不取消了1994年的計劃，當時他們已經投入了近20億美元。2004年，美國國家航空航天局 s HyperX計劃完成，成功進行了兩次氫燃料超燃沖壓發動機飛行試驗。兩次飛行都以單一的速度和高度持續了幾秒鐘。
同年末，X－43A超燃沖壓發動機試驗飛行器創造了馬赫數9.6的記錄。美國空軍正在嘗試使用下一代超燃沖壓發動機技術，在一定的速度和高度范圍內加速飛機，并使用液態烴燃料作為發動機燃料，同時也用它來冷卻發動機。
超燃沖壓發動機超燃沖壓發動機可以在爬升過程中從大氣中獲取氧氣。放棄攜帶氧化劑，從飛行中獲取氧氣，從而減輕重量。
從概念和原理探索階段進入了以飛行器為應用背景的技術發展早期。據預測，到2010年，以這種發動機為動力的高超音速巡航導彈將問世。到2025年，以此為動力的高超音速轟炸機和空天飛機將可能投入使用。
主要特點
首先，超燃沖壓發動機具有結構簡單的優點、重量輕、成本低、單位推力（推進劑單位質量流量產生的推力）高速的優點。與火箭發動機相比，超燃沖壓發動機不需要攜帶氧化劑。
所以它的有效載荷更大，適用于高超音速巡航導彈、高超聲速航空器、跨大氣層飛行器、可重復使用的航天發射器和單級軌道航天飛機的動力。由于其重要的軍事和航空航天應用前景，超燃沖壓發動機引起了世界各國的關注。昂貴的試驗費用是制約超燃沖壓發動機發展的主要因素之一。
第二，超燃沖壓發動機的缺點是它可以 t本身靜止啟動，必須用助力的方法推進到一定速度才能有效工作，低速性能不好。
主要類型
經過多年的發展，國外已經研究和設計了多種超燃沖壓發動機方案。主要包括普通超燃沖壓發動機、亞燃/超燃沖壓發動機雙模式沖壓發動機、亞燃/雙燃燒室超燃沖壓發動機、吸氣式預燃室超燃沖壓發動機、噴射器超燃沖壓發動機、整體火箭液體超燃沖壓發動機、固體雙模沖壓發動機和超燃沖壓發動機等。其中，雙模沖壓發動機和雙燃燒室沖壓發動機是研究最多的兩種類型。
雙模態沖壓
亞燃/超燃沖壓發動機是指可以在兩種模式下工作的發動機超燃沖壓發動機和超燃沖壓發動機。當發動機飛行數小于6時，在超燃沖壓發動機進氣道產生正激波，實現亞音速燃燒；當M數大于6時，實現超聲速燃燒，使超燃沖壓發動機的M數下限降低到3，擴大了超燃沖壓發動機的工作范圍。
超燃沖壓發動機美國、該型發動機在俄羅斯已有研究，俄羅斯多次試驗的超燃沖壓發動機就是該型發動機。NASA即將進行飛行測試的也是這種發動機。這種超燃沖壓發動機可用于高超音速巡航導彈、無人駕駛飛機和有人駕駛飛機。
雙燃燒室沖壓
對于使用碳氫燃料的超燃沖壓發動機，當發動機處于M3 4時.在5范圍內工作時，燃料不容易著火為了解決這個問題，。人們提出了亞燃/雙燃燒室超燃沖壓發動機的概念。這臺發動機的進氣口分為兩部分：一部分來流被導入亞音速燃燒室，另一部分被導入超音速燃燒室。亞音速燃燒室的突然膨脹作為超燃沖壓發動機燃燒室的點火源，使燃料的熱量在低M數時得到有效釋放。由于亞燃預燃室以富油方式工作，所以不存在在貧油條件下進行亞燃沖壓的燃燒室-進氣道不穩定性。這種方案技術風險小，開發成本低，更適合巡航導彈等一次性飛行器。掌握這項技術的主要是美國霍普金斯大學的應用物理實驗室。
超燃組合
雖然超燃沖壓發動機有很多優點，是高超聲速飛行器的最佳吸氣動力，但它不能獨立完成從起飛到高超聲速飛行的全過程，所以人們提出了組合動力的概念。早在20世紀50年代，超燃沖壓發動機概念論證時，人們就提出了基于超燃沖壓發動機的組合動力方案該方案的M數范圍為0~15甚至25。用于能在地面起飛和降落的載人航天飛機。已經研究了許多類型的組合式超燃沖壓發動機，包括渦輪/亞燃/超燃沖壓、火箭/超燃沖壓等。這種發動機將成為21世紀空天飛機從地面起飛和降落的動力。
工作過程
原理
沖壓發動機的原理比渦輪噴氣發動機發現的早得多無非是空氣以超音速進入發動機燃燒室，與燃油一起被點燃空氣由于自身的能量，不需要再壓縮，因此可以完全省略渦輪和相關的復雜設計，簡化噴氣發動機的結構。
范疇
與一般沖壓發動機不同的是，發動機的氣流在進氣前后都保持在5馬赫以上。。但一旦氣流速度達到5馬赫以上的高超音速，氣流減速和增壓帶來的高壓高強度和高溫將超過發動機材料的耐久極限。所以，解決這個問題最好的辦法就是高超音速吸氣，燃燒后立即高超音速彈射。這樣，發動機中截留的靜壓和靜溫就不會威脅到發動機的正常工作。其中，超燃沖壓發動機的關鍵技術難點之一是點火技術添加燃料，以高超音速點燃，無異于在龍卷風中點燃一根火柴！