近年来，国外多家机构宣布旋转爆震发动机（ RDE ）试验取得成功，这标志着旋转爆震技术日渐成熟，迈入实际验证的新阶段。作为一项极具发展前景的颠覆性技术，旋转爆震燃烧技术的发展值得持续关注。

爆震燃烧是一种能够产生超声速燃烧波的燃烧方式，具有释放速率快、自增压、热循环效率高等优点。旋转爆震技术凭借其近似等容循环的高热效率以及高释热特点，为先进循环发动机提供了新的发展思路。旋转爆震发动机采用同轴环形结构爆震室，一端封闭用于注入燃料，起爆后爆震波混合后喷射出去，并连续旋转传播，形成的爆震混合物从开口端高速甩出，推动涡轮或通过尾喷管产生持续推力^[1]。旋转爆震技术最大优势是实现自增压，从而大幅简化发动机部件，使发动机在获得同样性能时质量减轻，成本更低。

顶层战略

目前，世界多个国家都在加速推进旋转爆震技术研究，其中以美国的研究最为典型，多家机构均积极开展相关研究。

美国空军研究实验室（AFRL）和国防预先研究计划局（DARPA）近几年一直在投资旋转爆震发动机研究。AFRL认为旋转爆震技术能够在反介入/区域拒止（A2/AD）环境中实现大规模应用，打击高价值目标，且具有低成本、高超声速、易部署的特征，是一项颠覆性的发动机技术；旋转爆震技术可使美国F-35C和F/A-18等舰载机携带的导弹尺寸更小、成本更低，而且舰载机装备远程高速（马赫数Ma 4～6）巡航导弹可以克服其作战半径处于区域拒止范围内的重大难题，从而实现在战场上改变游戏规则的目的。

2018年，美国空军启动了支持经济可承受任务能力的先进涡轮技术（ATTAM）计划的第一阶段研究，授予普惠公司、GE公司和航空喷气-洛克达因（Aerojet Rocketdyne）公司合同，计划2026年前完成验证机研制与试验验证。2020年，ATTAM计划将旋转爆震发动机列为发展“最高优先级”^[2]。

2020年，美国DARPA、国家航空航天局（NASA）、能源部等机构成立了国家旋转爆震发动机专业委员会，进一步加大对爆震发动机技术研究的资助和战略合作。

截至目前，美国能源部、DARPA、AFRL、NASA先后领导开展了多个旋转爆震发动机项目，加速推进该项技术的发展^[3]。美国商务部工业安全局更是在2022年将压力增益燃烧技术（如爆震发动机技术等）列入出口管制清单，严格控制该项技术的一切潜在出口，也侧面印证了旋转爆震技术的战略意义。

技术发展路径

目前旋转爆震技术的研究主要分3个方向：一是将旋转爆震技术与火箭发动机集成，形成旋转爆震火箭发动机（RDRE）；二是把旋转爆震技术应用在涡轮发动机上，形成旋转爆震涡轮发动机；三是把旋转爆震技术用于冲压发动机，形成旋转爆震冲压发动机。这3种方式均能提高动力装置的综合性能。

旋转爆震技术与火箭发动机的集成

由于旋转爆震技术与现有的火箭发动机结构有很大的相似之处，可以高效地将现有的火箭发动机技术与旋转爆震发动机结合，提高发动机的比冲与推力。

俄罗斯凭借其深厚的航空航天技术底蕴，较早地开展了旋转爆震技术在火箭发动机上的应用研究。2014年，俄罗斯先期研究基金会资助成立了爆震液体火箭发动机实验室，该实验室由俄罗斯科学院、莫斯科航空学院和拉夫连季耶夫流体力学研究所共同组建。2016年，爆震液体火箭发动机实验室成功测试了1台全尺寸的液氧-煤油RDRE。

美国AFRL和空军科学研究办公室在2014—2015年期间聚焦RDRE的喷射器设计和建模研究，并授予多所大学研究合同。其中佛罗里达大学在2020年宣布，在RDRE发动机试验中证明了氢氧爆震的安全性和可行性。

美国NASA一直致力于参与RDRE的开发。2022年，NASA对一型RDRE开展了地面测试。发动机累计运行了近1 min，创造了RDRE设计的最高压力等级纪录。2023年1月，NASA宣布开发和测试了第一台全尺寸RDRE。本次试验中，单台RDRE的累计稳定工作时长已达到10 min量级，与常规液体火箭发动机接近，标志着旋转爆震发动机面临的爆震波稳定传播与控制、液态燃料两相爆震、发动机机体热防护与制造测试等共性关键技术已取得实质性突破。这将加速旋转爆震技术的应用及旋转爆震发动机的工程化进程。

美国金星航空航天公司自2020年成立以来，一直在开展基于RDRE的动力系统的基础开发工作，并得到了NASA支持，通过对缩比RDRE开展长期地面试验，逐步解决了等容燃烧系统的一系列关键技术问题。金星航空航天公司在2024年推出RDRE与冲压发动机组合的新型动力（名为VDR），为其高超声速运输机提供动力，该飞机计划用于执行远程运输或情报、监视和侦察任务。

2024年2月，金星航空航天公司开展了小型无人机装配RDRE的空中点火飞行测试。2024年10月，该公司发布了VDR 2动力方案，推力约为9 kN；11月，该公司将RDRE与冲压燃烧器集成，开展地面试验。2025年1月，VDR2发动机成功实现点火，测试时间相对较短（约30 s）,发动机产生了8.8 kN推力。在此基础上，2025年5月，金星航空航天公司成功在新墨西哥州太空港完成了RDRE的首次飞行试验，验证了发动机在飞行条件下的性能和系统完整性。金星航空航天公司最终目标是开发出222 kN推力的VDR50发动机，装配最高速度为Ma 9的高超声速公务机“观星者”（Stargazer）飞机。“观星者”机长45.72 m，翼展30.48 m，可搭载十几名乘客。金星航空航天公司表示，“观星者”飞机将使用传统的喷气发动机起飞，达到一定速度后，就会过渡到RDRE，然后用RDRE助推飞行器至Ma 9。金星航空航天公司已获得NASA和美国军方相关部门的合同，加速其RDRE技术的开发和转化，完成政府任务的同时在未来实现更高效的太空旅行。该公司表示，其开发了世界上第一型成功试车的液体燃料RDRE，效率比常规发动机提高了10% 以上，使高超声速经济飞行成为可能。

在美国以外，一些国家还开展了RDRE的初步飞行测试。2021年9月，波兰航空研究所在试验场成功地发射了1枚由RDRE作为主要动力的小型探空火箭，RDRE运行了3.2 s，将火箭加速至450 m的高度。2021年7月，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发射了S-520探空火箭，其二级部分使用了旋转爆震发动机，从而实现世界首台旋转爆震发动机在轨演示。2024年5月，JAXA再次进行旋转爆震发动机飞行试验，作为上面级的发动机安装在探空火箭S-520上。该发动机产生了244 s的比冲，此次试验验证了旋转爆震发动机系统在太空环境下的性能。

旋转爆震技术与涡轮发动机的集成

将旋转爆震技术应用在涡轮发动机上，可简化发动机结构、减轻发动机质量。

美国自2014年开始，针对旋转爆震替换涡轮发动机燃烧室的方式持续开展研究，验证了热力循环、部件匹配等多项技术。2017年，AFRL将旋转爆震发动机与罗罗公司的T63涡轴发动机组合，设计了一种由连续爆震驱动的燃气涡轮发动机。本次试验证明了涡轮在连续爆震来流下仍可实现正常工作，很具应用前景^[4]。

2020年，俄罗斯萨蒙诺夫联邦研究中心研发了爆震加力燃烧室，安装在TJ100S喷气发动机中进行地面试验。试验表明，相比传统加力燃烧室，可降低30%的油耗。

旋转爆震技术与冲压发动机的集成

旋转爆震冲压发动机与传统的亚燃/超燃冲压发动机一样，需要进气道对空气来流进行压缩，经过进气道压缩后，气流压力、温度升高后，再进入爆震燃烧室。

法国将旋转爆震发动机列入了法国国家科技研究中心的未来推进技术项目中。2011年6月21日，欧洲导弹公司（MBDA）公布基于旋转爆震发动机的“英仙座”超声速导弹系统概念，指出新型的冲压旋转爆震发动机大大提升了超声速导弹的性能。2018年，MBDA公司和法国赛峰集团共同研究了旋转发动机的爆震特性^[5]。

2018年，美国普惠公司在AFRL牵头的ATTAM计划下赢得了旋转爆震发动机技术开发合同。2020年年初，雷神技术公司获得了DARPA的合同，研究由RDE驱动的远程打击导弹方案。2022年，DARPA启动采用旋转爆震发动机的远程攻击导弹Gambit项目，该计划分两个阶段，每个阶段18个月，第一个阶段需要竞标者完成初步设计和一些有限的测试，第二个阶段将最终完成设计并进行旋转爆震发动机系统的全面飞行测试，目前已授出第二阶段合同。美国国防部在2021年3月发布的一份简报称，一型直径约30 cm的液体燃料RDE冲压发动机在2020年成功测试，并且为另一型直径约48 cm的旋转爆震发动机测试打下基础。2023年9月29日，雷神技术公司获DARPA授予的Gambit项目第二阶段研发合同，将完成方案设计并进行全面飞行测试，合同期限为2年。Gambit项目开发的是小型火箭助推+冲压旋转爆震发动机导弹，与传统冲压发动机相比，冲压式旋转爆震发动机在更低速度下即可起动，大幅减少火箭加速时间，缩短了火箭长度，使导弹更加紧凑；与纯火箭动力相比，该导弹可自吸气，大幅提升了射程。

2025年6月，雷神技术公司在巴黎航展上表示，已成功对配备旋转爆震燃烧室的燃气涡轮发动机开展地面试验，并在试验中实现了正推力，推力等级满足武器系统运用要求。2025年8月，雷神技术公司项目团队宣布成功进行旋转爆震发动机的研制与性能试验，这标志着雷神技术公司的RDE技术首次从理论研究和实验室原型阶段迈入实际验证的新阶段。

目前双模态冲压（DMRJ）燃烧室在Ma 3.5以下速度时难以起动，利用爆震燃烧的自增压特性，组合形成旋转爆震-双模态冲压（RD-DMRJ）的涡轮基组合循环（TBCC）发动机^[6]。因旋转爆震发动机可以克服低马赫数下定压燃烧过程能量释放较低的问题，从而使DMRJ燃烧室可以在Ma 2～3 的条件下工作，可以解决TBCC发动机模态转换的“推力陷阱”问题，同时燃烧室长度也极大地缩短。GE航空航天公司正在开展RD-DMRJ发动机的研究，在Ma 2.5时，RD模块开始工作，以克服Ma 3.5以下定压燃烧过程能量释放较低的问题，支撑DMRJ发动机将最低有效工作Ma由3.5拓展至2.5。借助此项技术，GE航空航天公司希望研制出与F110发动机同推力级别的高超声速动力装置，用于配装未来可重复使用的高超声速飞机。2023年11月，GE全球研发中心展示了缩尺验证机，公布了其试验结果和总体方案。2024年3月，GE航空航天公司持续在埃文代尔开展DMRJ燃烧室后续试验并持续到8月，测试结果超出预期，DMRJ燃烧室运行稳定，在不到1年的时间内完成了发动机设计、制造和测试。目前，DMRJ燃烧室与全尺寸旋转爆震燃烧室的集成工作正在进行，目标是在2025年年底前将RD-DMRJ与高马赫数涡轮发动机集成，开展高超声速TBCC系统的地面台架测试。

面临的挑战

尽管旋转爆震技术已引起多国的关注，并取得了大量研究成果，但仍面临一些挑战，主要为以下几个方面。

一是燃料和氧化剂进气和掺混机理。爆震波的稳定传播需要微秒级精度的燃料喷射，任何失误都有可能导致燃烧中断。因此燃料和氧化剂的进气方式、掺混方式、掺混过程需要进一步明确。

二是开展旋转爆震发动机与整个推进系统的集成工作，需在系统层面上对技术进行审视，不仅仅是“让发动机可以自行工作”，而是需要考虑对上、下游部件/系统的影响，对完整的推进系统的影响。

三是材料与制造工艺。燃烧室内超高温、高压环境对耐热材料提出极高要求，而增材制造等先进工艺有望成为突破关键。

四是旋转爆震燃烧的可视化测量技术。对旋转爆震燃烧的测量大多采用压力传感器、热电偶等传统测量手段，若想进一步揭示旋转爆震燃烧室内的燃烧组织细节，可视化测量技术的应用必不可少。因此，发展一种适合旋转爆震燃烧室的高频可视化测量技术也是当前的重要任务。

结束语

旋转爆震发动机通过颠覆传统燃烧模式，正在重塑航空航天动力格局。当前，旋转爆震技术已经进入快速发展阶段：一方面，导弹动力装置中采用的爆震燃烧技术的技术成熟度已经接近工程应用阶段；另一方面，冲压发动机、涡轮发动机和火箭发动机利用旋转爆震技术扩展了发动机的工作范围，提高了动力装置的总体性能。

（李茜，中国航发四川燃气涡轮研究院，高级工程师，主要从事航空发动机科技情报研究）

参考文献

[1] 李强,廖湘力,王闰龙.旋转爆震发动机研究进展综述[J].燃气涡轮试验与研究,2025,1(38):101-105.

[2] 李蕴.旋转爆震发动机最新项目进展及关键问题分析[J].国际航空,2023(11):44-48.

[3] 秦亚欣.旋转爆震发动机研制进展 [J].航空动力,2022(3):16-19.

[4] 李蕴,王惜伟,程文旺,等.爆震发动机工程化发展研究综述[J].空天技术,2024(3):42-57.

[5] 刘晓波,魏王程,李蕴,等.美国爆震发动机最新发展动向与启示[J].空天技术,2024(4):96-106.

[6] 刘晓波,武凤莺,李文佳,等.国外高速飞行器及两大关键技术发展动向研究[J].燃气涡轮试验与研究,2025,38(4):92-100.