SCMP：中国完成变几何高超声速冲压发动机地面试验，可在飞行中改变流道结构

在中国某试验设施中，一种能够重塑内部气流通道的高超声速冲压发动机——其工作原理类似于“喉部截面积的可调收缩与扩张”——已实现从马赫1.8至马赫6的宽速域稳定连续运行，全程未出现任何故障。

而防止超高温燃气泄漏的关键密封材料，则是常见于铅笔芯的黑色矿物——石墨。

长期以来，此类冲压发动机在飞行速度达到马赫4之前无法正常点火，必须依赖额外的火箭助推器进行初始加速，这大幅增加了系统成本和任务复杂度。

近日，来自西北工业大学和北京动力机械研究所的研究人员宣布，他们成功攻克了困扰国际工程界数十年的技术难题。

研究团队在地面高超声速飞行模拟试验台上，运行了一台变几何冲压发动机。根据5月28日发表于《推进技术》期刊的论文，该发动机燃烧室喉部（用于调节不同来流速度下气动匹配的可移动金属部件）在吸入高达1650摄氏度的高温气流时，于三分之一秒内完成自适应调整，且密封界面无泄漏。

对于高超声速动力工程师而言，可移动部件在极端工况下的动密封问题长期未能解决。能够改变内部几何结构的冲压发动机被视为该领域的“圣杯”，它有助于减轻结构重量、提升燃油效率，并为可重复使用高超声速飞行器的研制铺平道路。

然而，其技术难点在于：每一个可动连接部位都必须在极高温度和高速气流冲刷下保持绝对密封。此前各国设计方案均存在严重泄漏问题，导致多数国家放弃了这一技术路径。

中国团队采用“双层密封结构”予以突破：内层为柔性陶瓷纤维环，用于吸收初始热冲击；外层为石墨填充环，承担主密封功能。其中石墨起到决定性作用——无石墨时，陶瓷密封层几乎形同筛子，泄漏严重；加入石墨并配合缓冲腔后，泄漏量降至原来的1.9%。

中国占全球石墨产量约80%，其中包括航空航天所需的高纯度等级品种。自2024年起，中国已对石墨两用物项出口采取更严格的最终用户和最终用途审查机制。

美国国防工业在高超声速竞赛中已落后于中国，如今又面临石墨供应链的脆弱性问题——石墨对导弹弹头、火箭喷管、隐身涂层及核反应堆部件均至关重要。

华盛顿已动用《国防生产法》资助本土石墨开采与加工，并在加拿大、莫桑比克和澳大利亚推动相关项目。欧洲亦通过《关键原材料法案》谋求降低对华石墨依赖。以石油焦为原料的合成石墨是潜在替代方案，但成本高、能耗大，且在最苛刻的航空航天应用场景中纯度往往难以达标。据行业估算，从零建立一条全新的石墨供应链，可能需要十年以上时间。烽火问鼎计划