自古以来，人们对太空都充满好奇，希望有一天可以拥抱它，比如《火星救援》等电影都体现了人们对太空的向往。在这种无尽的向往中，人们最大的愿望莫过于是乘坐飞机自由翱翔太空了吧。空天飞机是帮助人们实现这个愿望的较好选择，可使普通旅客像坐飞机一样进入太空，畅游太空！要想让空天飞机既能水平起降，又能飞向太空，就必须依靠组合动力发动机，组合动力技术是关键！

从广义上来讲，组合动力就是把不同的动力形式组合在一起。例如，空天飞机在低速飞行条件下使用性能很强的航空涡轮发动机；达到一定速度后，使用适应在大气层内高速飞行的超燃冲压发动机。这两种发动机只能在大气层内使用，当飞行器到达临近空间时，需要使用火箭发动机进入太空。这样，空天飞机便可实现水平起降、重复使用的载客翱翔太空了。

目前，组合动力技术方案大部分都以超燃冲压发动机为基础，有火箭基组合循环发动机、涡轮基组合循环发动机、三模块组合循环发动机等。此外还有空气涡轮火箭发动机、预冷式组合动力发动机等。在下面就给大家依次进行简要介绍。

超燃冲压发动机主要包括双模超燃冲压发动机和双燃烧室冲压发动机两种技术方案，其中双模超燃冲压发动机的点火、稳定工作以及模态转换技术已相对成熟，双燃烧室冲压发动机也已经完成了地面运行试验。美国X-51A的双模超燃冲压发动机完成了多次马赫数5左右的地面运行试验，首飞时也创造了时间最长的超燃冲压发动机推进的飞纪录。

火箭基组合动力发动机将火箭发动机、亚燃和超燃冲压发动机组合在一起。目前，这种发动机仍有很多关键技术尚需攻克，包括机身一体化技术、引射增益、掺混燃烧、热结构等。美国最早在吸气式火箭发动机集成系统试验项目下，完成了系统地面试验样机，通过260多次地面试验，突破和掌握了引射模态和亚燃模态的关键技术。

涡轮基组合动力发动机将涡轮发动机、亚燃/超燃冲压发动机组合在一起。国外多将其用于高超声速平台，例如洛·马公司提出的SR-72高超声速飞机，将装备并联涡轮基循环发动机，巡航速度将达到马赫数6，可满足美国军方在1小时内打击全球任何一个目标的任务要求。

三模组合发动机是近年来提出的以涡轮、火箭和超燃冲压发动机三种动力形式相互结合形成的组合循环推进系统，目前这种发动机仍处于方案论证阶段。美国波音和航空喷气洛克达因公司曾联合提出一种系统方案，巡航速域可从零到马赫数7。

空气涡轮火箭发动机是将航空涡轮喷气发动机、火箭发动机进行有机组合。这种发动机采用的燃气发生器有助于提高单位推力，吸气式的涡轮机有助于提高比冲，压气机助力的燃烧室使飞行器具备了水平起飞能力，因此空气涡轮火箭发动机从地面到临近空间具有均衡的综合能力。

英国反作用发动机公司正在研制的云霄塔空天飞机所采用的“佩刀”预冷吸气式组合发动机性能优良，也在持续开展研发活动，目前仍处于前期的技术验证阶段。这种发动机在结构上由涡轮发动机、冲压发动机和氢氧火箭发动机组成，具有吸气和火箭两种工作模式，能够将飞行器从静止状态无缝加速到入轨速度。2022年7月，该发动机的集成氢预燃器系统开始进行地面试验。

以上便是目前组合动力技术的简析。未来，随着组合动力技术的快速发展，空天飞机的逐步应用，普通人乘坐飞机翱翔太空不再是梦！

　　科普主讲人：许艺强（北京航天长征科技信息研究所）

　　科学审核：东海（航天科技工作者）

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