中国发展火箭组合发动机做空天飞机，一小时打击全球

图：空天飞行器要实现性能和经济性的突破，火箭基组合动力是必须的发展方向

根据公开新闻，我国将在十三五规划期间，大力发展火箭基的组合动力飞行器。针对这个背景，我们可以提出三个问题：首先，火箭基组合动力有什么用？其次，它怎么做到的？最后，目前国际上是什么水平？

第一个问题：火箭基组合动力能够空前的扩展飞行器的工作范围——从高度到速度。而这意味着，它既能够充当空天飞机的动力装置，承担起廉价的天地往返运输任务；也能够作为武器使用，发展出高机动性的高超音速导弹，实施全球性的快速响应打击能力。

图：X-51上验证的超声速燃烧冲压发动机技术，是美军未来高超声速导弹和火箭基组合动力的关键基础。在这一方面，我国追赶很快。

换句话说，想要在未来获得临近空间和太空的争夺战胜利，以及完全穿透、破坏现有反导系统体系的打击能力，火箭基组合动力都是中国在未来必须突破、而且进度上不能落后其它国家的战略性技术体系。

第二个问题：火箭基组合动力的基本原理，在于根据任务的需要，灵活的把火箭发动机、冲压发动机、涡轮发动机结合起来，相互取长补短。比如涡轮发动机（包括涡喷、涡扇），工作范围很难扩展到2万米高度、3倍声速以外的范围；而冲压发动机低速下不能工作，机动性差，又不能脱离大气层；火箭发动机则需要消耗的推进剂太多，性能偏低。

图：现有的实用型号里，火箭发动机和冲压发动机实际上做不到真正的一体化，和雄风3导弹这样的外挂模式还是处于同一个时代

比如目前实用化可能性最高的RBCC组合，就是美国60年代提出的，将火箭和冲压发动机一体化概念。这种设计并非现在高性能超音速冲压导弹的那种一体化，只是把火箭助推器藏在冲压发动机燃烧室里；它整个工作过程，都可以在火箭/冲压模式中不断的转化和过度。

图：在国内科研论文中广泛引用的RBCC工作原理图

图：RBCC原理展示国外原图，带有模型剖面

比如用RBCC做空天飞机的话，在3倍声速以下，它就是火箭/冲压混合工作模式；随着速度提高到3-6倍声速，火箭发动机的推力开始减小，主要以亚声速燃烧的冲压发动机为主；随着速度再提到，达到6-8倍声速，这时候空天飞机就是以超声速燃烧的冲压发动机作为动力。当速度超过12倍声速时，进气道关闭，空天飞机将以纯火箭动力模式飞行。

第三个问题：目前火箭基的组合动力，美国研究最早，绝大部分开创性概念都是美国提出的，一些基本的原理性研究甚至可以追溯到50年代。在现阶段，美国已经通过ISTP计划等项目的积累，完成了从关键技术攻关和性能摸底研究，向工程化集成、演示验证阶段的转化工作。而美国之后，日本在这方面投入较早，大约从80年代开始。在部分领域日本还提出了具备很大实用价值的突破性新构型设计，实际的试验也开展的较多。

目前火箭基组合动力领域，还存在大量亟待解决的问题；比如RBCC在低速状态下的推力表现一直达不到预想要求。但是反过来说，正是在这样还存在大量空白、大家都还缺乏经验和成熟理论的领域，中国这样的后起者超越先行者的几率也就越大。