專家曝：中國真空能發動機令美國空軍後退五十年

高歌，現任北京航空航天大學能源動力學院動力工程及工程熱物理學科一級責任教授，航空發動機氣動熱力國防重點實驗室副主任，長期從事動力工程、工程熱物理 及流體力學領域的教學與科研工作，並在基礎科研和多學科的應用技術領域取得了一系列國際領先水平的創新性科研成果。他在1984年發明的"沙丘駐渦火焰穩 定器"，獲國家發明一等獎，錢學森同志稱之為"一項長中國人志氣的重要發明"。該成果廣泛應用於我國多種軍用航空發動機中，取得了數以億元計的經濟效益， 至今仍保有先進水平。

高歌教授在採訪中提到，傳統的航空發動機技術雖然還在不停地改進提高之中，但受到原理和材料工藝上的限制，已經逐漸逼近了性能發 展的極限。目前雖然湧現出一些新型航空發動機技術，但仍然沒有走出依靠壓力膨脹過程來實現熱功轉換的思路。他強調，人們應該另闢蹊徑，尋找其他可用的工作 原理。為此，他研究了自然界龍捲風的形成與強化機制，發明了一項稱為"餘熱增推"的技術，直接利用龍捲旋渦實現熱功轉換並提取能量，用以提高航空發動機的 推力和工作效率，這是具有獨創性的重大科研成果，是人們未曾涉足過的一片新天地。

脈衝爆震發動機和旋轉衝壓發動機航空渦輪發動機目前出現了很多新的機種，如脈衝爆震發動機、衝壓發動機等，這是主要的幾個研究方向，也是試圖找到大幅提高航空發動機性能的技術嘗試。但這些發動機還處於摸索階段，高歌一一對其技術難點和缺陷進行了分析。

衝壓發動機不能解決零速啟動、低速情況下的低效率等問題。高歌向記者介紹到，最近國內外都在進行旋轉衝壓發動機的研究，旋轉衝壓發動機就是想克服直流 式衝壓發動機不能零速起飛的缺點。旋轉衝壓發動機內部有一個轉子，啟動時首先用電力驅動，或是由其它起動機讓轉子高速旋轉，氣流進入轉子後再發生衝波，產 生高壓，利用轉子本身的旋轉製造一個超聲速或者跨聲速的入流，在旋轉場里提高馬赫數，最後達到衝壓的效果。美國一台一百千瓦級的旋轉衝壓發動機已經試運轉 成功了。

高歌指出，龍捲風的旋轉能量來源對於研究大氣流體力學的人來說，他們肯定可以明白無誤地說，這是龍捲風外圍的熱氣流的熱能提供的旋轉能量，但有一些教 條的人會說，"熱力學上沒有這一說法，熱能變成機械能必須要有壓力膨脹過程！"實際上龍捲風在旋轉過程中遵守著流體力學的一個定理，稱為克羅科 （Crocco）定理。這個定理通俗地講，就是在一個旋渦的外圍，如果外邊熱裡邊冷，就產生了一個沿半徑方向內指的焓梯度，或是溫度梯度，這個焓梯度越 大，旋風的旋轉強度就越大。如果在龍捲風外圍有熱量加入的話，龍捲風就會得以強化。

高歌認為，以上兩種觀念的改變要引起人類科技的一個天翻地覆的變化，對航空發動機而言，今後一個確鑿無疑的發展方向，第一步就是發展渦輪和真空能組合 發動機。這是一種混合式動力系統，是一種真空能發動機的初級應用形式，但對於現有的航空發動機技術已經是高級形式了，它將是現有航空渦輪發動機的後續機 種。2001年在英國倫敦召開了一次場推進會議，有個美國專家提出來，20世紀是核能世紀，21世紀是真空能世紀。還有人認為，5年之內有可能造出真空能 發動機。高歌在真空能發動機方面也做了大量的研究，證明了真空能的存在和提取的可能性，也證實了在航空發動機上應用的可能性。

第二步就是製造純粹的真空能發動機。真空能發動機既包括水平動力式，也包括垂直動力式。垂直動力的單極磁流體真空能發動機就是做成一個圓盤形，它具有 幾十噸到上百噸的提升力，可以使飛行器懸浮在空中，也能高速升降。這種發動機在今後的幾十年內一定能夠造出來，高歌希望能親自參與我國真空能發動機的研製 工作，並親眼看到它實用化的到來.高歌還稱,中國一旦率先研發出真空能發動機,那麼美國空軍的戰鬥力將在中國空軍面前後退五十年。

除了真空能發動機，下一代航空航天動力系統就是反質子發動機，研究的序幕已經拉開。2003年7月，美國NASA把反質子發動機 列為今後十年的三大絕密項目之一。反質子發動機製成以後，將會為航空航天飛行器提供非常強勁的動力，因為它可實現全部的質能互換。高歌說："美國人能不能 成功，我不做評論，美國人走的方向和技術細節我們也不清楚。但我們也不必一天到晚跟著他們後面走，我們可以走出中國人自己的路。以中國人的智慧，完全可以 自主創新做出這些東西來。

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