硬核長文預警：本文涉及衝壓發動機與組合迴圈發動機部分結構與原理描述，看完基本能理解這幾種發動機的原理，但也非常枯燥乏味，請看完的朋友在文末留個言，看看哪些朋友是看完了的，如果有興趣也可以在留言區點播想要了解哪種發動機，種花家下次有時間更新。
據《南華早報》（SCMP）報道稱，中國已經測試成功了一款最高速度可以以穩定執行在4馬赫左右的高馬赫數發動機，這種發動機類似於SR-71的J58發動機，低速時使用渦輪壓氣級壓縮空氣維持高效燃燒，而在高馬赫數時將開啟一個進氣口，讓空氣直接進入燃燒室工作！
很多網友的第一反應就是中國的變迴圈發動機測試成功了！因為J58就是“第一代”變迴圈發動機，而且這個描述也和透過一系列活門讓空氣各種方式進入燃燒室的變迴圈發動機非常相似，然而種花家卻認為，更有可能是一種更高階的TBCC發動機測試成功了！
四馬赫引擎：可能是變迴圈發動機嗎？
SCMP報道稱，中國西南地區領先的航空發動機研究機構“太行國家實驗室”已經完成了一款暫時還未命名的發動機地面測試，該發動機採用了先進的人工智慧技術，能夠以高達4馬赫的速度高效穩定地執行。
同時SCMP還報道稱，中國官方已經證實存在一種高馬赫數的軍用飛機專案，該專案旨在製造一種比SR-71還要更高速、更先進的飛行器。這種曾在上世紀60年代大行其道的偵察機最高速度可達3.35馬赫，由於使用成本過高，SR-71已經於1999年退役。
此後包括美國在內的全球任何國家都沒有能超過3馬赫載人戰鬥機，SCMP報道稱，這款已經地面測試的發動機類似於SR-71的早期變迴圈發動機J58，採用雙模式設計，這種發動機在低速時使用渦輪壓縮空氣以實現高效燃燒，而在高速巡航時則開啟一個額外的進氣口，讓空氣直接進入燃燒室以增加推力。
變迴圈發動機的鼻祖：J58到底是怎麼工作的？
能讓飛機飛到3.3馬赫的SR-71的發動機絕對是讓人非常感興趣的，有很多資料中介紹SR-71的發動機能工作在衝壓模式，並且從進氣道的特徵來看也確實非常相似，到底是不是呢，來了解下J58發動機的結構就知道了！
上圖就是SR-71的J58發動機，看到正面的三根管子了嗎？其實在“背面”還有三根，總共6根，這幾根管子有比較特殊的用途，是從壓氣級的第四級位置旁路到加力燃燒室，估計很多朋友都看不明白這樣幹到底有什麼意義？要理解這個問題，首先要來理解下加力燃燒室是如何工作的。
上圖是典型的渦扇發動機結構圖，從前到後是低壓壓氣級、高壓壓氣級、燃燒室、高溫渦輪、低溫渦輪，最後是加力燃燒室。
一般情況下加力燃燒室是不開啟的，從燃燒室排出的高溫燃氣流會從加力燃燒室/尾噴管噴出產生推力；在起飛或者戰鬥機進入超音速模式飛行時會在加力燃燒室直接噴入霧化燃油，因為在前面燃燒室內進行的是貧油燃燒，燃氣流中還有大量氧氣，此時噴入霧化燃油將會被直接點燃，產生高溫高壓燃氣流增推，一般情況下加力燃燒室能貢獻50%~60%的推力。
加力燃燒室是不是很好用？確實很好用，但加力燃燒室有兩個毛病，第一個是耗油率比較高，第二個是不能持久工作，加力燃燒室工作時會導致加力燃燒室溫升比較嚴重，結果就是不能長時間工作，一般10~15分鐘就到頂了。
而SR-71的發動機J58卻可以長時間工作，因為這種發動機旁邊的6根管子能將第四級壓氣級的新鮮“冷空氣”直接注入加力燃燒室，一來增加加力燃燒室的氧氣含量，二來降低燃燒室的溫度，所以這這幾根管子的加持下，J58可以一直使用加力，唯一的問題是油耗實在太大，30噸的空重、77噸的總重量，差額大部分都是燃油，而航程卻只有5000多公里。
回到SR-71是否能工作在衝壓模式，從上文也可以瞭解到，這個將第四級壓氣級的氣流引出直接送到加力燃燒室的模式其實跟衝壓沒有任何關係，所以很多朋友認為SR-71能工作在衝壓模式是個完全的無解。
變迴圈發動機的發展：可能無法適應4馬赫+的速度
變迴圈發動機的原理其實挺簡單的，也就是在渦噴與渦扇之間切換，很多網友都能理解渦噴適合中高速，渦扇適合中低速，而變迴圈則能在渦扇與渦噴之間切換，並且能在一定範圍能調節涵道比，J58其實是屬於準變迴圈，並非真正的變迴圈發動機。
所謂的涵道比就是外涵道與內涵道的面積比，渦噴涵道比為0，因為渦噴沒有外涵道，一般情況而言涵道比越大越省油，但高速效能越差。涵道比越小越費油，但高速效能更好，不過有一個有趣的現象就是大涵道比強行飛高速更費油，所以渦噴在高速時省油，而渦扇在低速時省油的原因就是這麼來的。
XA-100
在J58後美國的變迴圈發動機才經歷了一波發展，到1980年代的YF-23發動機，再到通用和普惠的XA100和XA101發動機，主要結構還是在壓氣級和外涵道之間設定了一些活門，可以讓氣流從內涵道與外涵道之間流轉改變涵道比。下圖是XA-100為例說明下現代變迴圈發動機的工作原理：
XA-100的結構原理圖
XA-100的四種模態
看著這個是不是有點暈，其實看不懂也沒所謂了，這些活門就是讓發動機在渦扇與渦噴之間轉換，並且還能調節涵道比就對了，並且XA-100是自適應工作模式，也就是說只要飛行員加速就能調整到超音速模式，減速就能自動調整到亞音速模式，開啟加力就是加力模式，亞/超音速轉換就是自動調整模式。
但是有一個問題，變迴圈發動機很難適應4馬赫的工作速度，儘管可以從技術上解決，但設計極其複雜，原因是壓縮空氣加熱問題，降低了壓縮比，這樣說可能不太容易理解！大家都知道，發動機渦輪無法直接接受超音速氣流的衝擊，所以會在進氣道內設定一系列的激波壓縮結構，比如SR-71的進氣錐就是一個典型的衝壓進氣道，這個前後可以調節，就是調節激波在進氣道內反射線路的疏密，也就能調整氣流穿過激波時的壓縮比，經過這麼一壓縮，超音速氣流就變成了亞音速氣流。
SR-71的激波錐進氣道
但在氣流超過3馬赫後這個激波反射後氣流壓縮效果太好，按理說壓縮效果好不是很好嗎？答案是確實是這樣，但大氣在被壓縮後溫度會快速升高，溫升後的氣體會再次出現膨脹，也就是說這個壓縮效果就會變得很差，此時發動機工作狀態就已經到極限了，再也無法透過激波壓縮更好的為渦輪發動機提供預壓縮氣流，所以使用渦輪壓氣級的發動機，速度很難超過3.5~4馬赫。
當然也不是不能解決，一般可以透過更耐熱的發動高溫渦輪材料或者使用預冷技術，也就是將來流預冷卻，抵消掉氣流壓縮加熱部分提高壓縮效率。不過這個技術難度比較大，而且渦輪基發動機速度已經提升非常有限了，主流的變迴圈發動機主要還是工作在0~3.5馬赫左右的區間，比如下表為XA-100的主要引數：
因此目前在高於3.5馬赫速度的發動機選擇上可能會比較傾向於其他種類的發動機，比如TBCC組合類發動機，並且種花家認為“太行國家實驗室”測試的極有可能就是這種發動機。
為什麼確認是更高階的TBCC，這種發動機的原理又是怎樣的？
TBCC的英文是“Turbine Based Combined Cycle”（渦輪基組合迴圈發動機）的縮寫，一般情況下的TBCC是渦噴與亞燃衝壓發動機或者超燃衝壓發動機的組合，可以分成串聯和並聯兩種模式，兩種都各有優缺點，串聯可以共用進氣道，並聯的噴管距離短，推力損失更小。
並聯型TBCC
串聯型TBCC
TBCC的目的非常明確，一般在3馬赫或以下速度時使用渦噴工作模式，此時渦噴可以使用類似J58模式增推，在大於3馬赫的條件下再切換到衝壓發動機工作模式，一般亞燃衝壓發動機最高速度能達到4.5馬赫左右，再往上應該也非常困難了。
衝壓發動機原理：竟然只是一根大管子
衝壓發動機的結構及其簡單，除去火焰穩定器與燃料霧化部分以及可調尾噴管外就是一個直徑有點變化的管子，估計很多網友都想不明白，這前後相通的管子是怎麼工作的，發動機點燃後火焰為什麼不向前噴，會乖乖的向後噴？是不是很神奇？
其實答案就是上文提到過的激波！在這裡明確一下，衝壓發動機是不能零速度啟動的，它的所有條件都是在激波下討論的！大家都知道，當迎面來的氣流超過音速時會產生激波，在衝壓進氣道的唇口上產生的激波會進入進氣道內，並在內部反射形成交叉反射的“激波網”。
當氣流經過這個“激波網”時，會被這種壓縮波阻擋壓縮，經過一道壓縮一次，經過多道“激波網”到達燃燒室前時已經變成高壓氣流，再經過燃料霧化混合，再到燃燒室被火焰穩定器點燃，形成高溫氣流，從尾噴口排出形成推力！
到這裡我們可以回答為什麼燃燒室的火焰不會往前噴了，答案其實很簡單，超音速運動的發動機，前方是激波網組成的高壓壓氣級，燃燒室產生的高溫氣流壓力會在自我調節，因為尾噴管就一個大氣壓，所以它只會向後噴，經過這樣自我調節的燃燒室壓力，會比進氣道產生的壓力小一點點，這就是衝壓發動機的工作原理。
TBCC組合迴圈模式解決了衝壓發動機的零速度啟動問題，也解決了渦輪發動機不能高速的問題。在這個組合中渦噴啟動加速到3馬赫，然後再啟動衝壓發動機，維持在4馬赫左右！在SCMP的報道中並沒有明確表示是哪種型別的發動機，但從描述來看，似乎更接近於並聯模式：
高速巡航時則開啟一個額外的進氣口，讓空氣直接進入燃燒室以增加推力。
這個看起來更像是同一進氣道進入後分成AB兩個通道，A為渦噴發動機進氣道，B為衝壓進氣道，在超過3馬赫後B進氣道開啟，衝壓發動機啟動，正常工作或A通道封閉，衝壓發動機為主推動力。
上圖就是《壯志凌雲2》中切換到超燃衝壓發動機時的場景，這種就是典型的並聯結構。上文只說到了衝壓發動機，其實衝壓發動機可以分為兩大類，一類就是前文說的工作在4.5馬赫內的衝壓發動機，稱為亞燃衝壓發動機，另一類是工作在5馬赫+的超燃衝壓發動機，兩種發動機看起來只是名字的不同，但差異相當大！
亞燃衝壓發動機：燃燒室氣流速度為亞音速超燃衝壓發動機：燃燒室氣流速度為超音速
一般連續燃燒火焰傳播速度為亞音速，在超音速氣流中很難穩定點燃燃料混合時間不夠，所以在亞燃衝壓發動機中工作沒有問題的燃燒模式是無法在超燃衝壓發動機中工作的。一般超燃衝壓發動機只能透過火焰穩定器解決，比如迴流區凹腔以及分散式點火或者激波聚焦效應等解決。
亞燃衝壓發動機和超燃衝壓發動機是可以一體化的，但亞燃到超燃切換時會遭遇推力陷阱問題，比如激波位置發生變化會導致氣流分離或燃燒不穩定，還有超音速燃燒不穩定、氣流不匹配等造成推力驟減，波動乃至喘振熄火。目前解決技術不是沒有，但難度依然很大，但亞燃衝壓燃燒還是比較穩定的。
中國的4馬赫+飛行器計劃
SCMP提到了一點：“中國官方已經證實存在一種高馬赫數的軍用飛機專案”，這裡有個問題需要解決，這高馬赫數的軍用飛機到底是哪款飛機？之前四川一家民營企業確實公佈了一種4馬赫的飛機，但那只是一架民用飛機而已，現在軍方有一種高馬赫數的飛行器，顯然這並不是同一回事。
成飛和沈飛的六代機能飛到4馬赫嗎？答案是有點困難，並且這兩款飛行器的氣動佈局以及進氣道等很多資訊都已經公開，比如成飛六代機背部的DSI進氣道超過2.2馬赫後總壓恢復係數就不太行了，機腹的加萊特進氣道也很難應付超過3.5馬赫的場景，沈飛的六代機機腹基本應該是加萊特進氣道，問題可能是同樣的。
答案是成飛和沈飛的六代機都不會超過3.5馬赫，當然也不會是MD-19和MD-22以及MD-25，這款飛行器都衝著7~8馬赫去的！那麼問題來了，中國真有可能在設計一種類似於“曙光女神”的飛行器，並且與美軍已經裝備過的SR-71以及傳說中的SR-72作為裝備幾少量的偵察機不同，中國這款飛行器可能會賦予全新的作戰設定，比如量級裝備，因為從理論上來看，這種飛行器的發動機技術甚至要比WS-15更容易維護，成本也更低，可能用一個詞很能形容：大巧不工，或者大道至簡。
未來這種戰鬥機與六代機之間還能組成高低搭配的模式，擁有六代機同代甚至更高等級的機載電子裝置，擁有六代機的資料鏈、雷達等裝備，但比六代機的巡航速度要高出1倍，成為戰場上真正的來無影去無蹤的飛行器，你可以想象一下，一架巡航速度4馬赫的飛行器，每秒1.5千米，一個小時來回關島，這個對美軍絕對是一個噩夢級別的飛行器！
