技术突破：镁粉二次燃烧，推力翻倍

中国科学家团队3月24日宣布，在高超音速飞行器领域取得重大进展。在北京航空航天大学副教授杨庆春的带领下，研究小组开发了一种创新的二次燃烧技术，通过将镁粉注入传统喷气燃料燃烧的尾气中，使超燃冲压发动机的推力几乎翻了一倍，为6马赫（约7344公里/小时）飞行条件下的高超音速飞行器提供更强动力支持。

核心突破点：

• 镁粉二次燃烧技术：

  北京航空航天大学杨庆春团队研发的新型后燃器，利用镁粉与尾气中残余的水蒸气、二氧化碳发生剧烈氧化反应，实现二次能量释放。

  
  

• 测试条件：

  模拟30公里高空、6马赫飞行环境，推力提升幅度达90%-100%，显著突破传统超燃冲压发动机的能量瓶颈。

  
  

• 国际意义：

  该技术为高超音速武器与空天飞机的高速突防、长航程打击提供关键动力支持，中国或借此进一步扩大在该领域的全球领先优势。

  
  

技术原理：镁的“暴力”反应与尾气“再利用”

1. 传统超燃冲压的痛点

超燃冲压发动机（Scramjet）是高超音速飞行器的核心动力，但存在两大缺陷：

• 高速段能量衰减：

  当飞行速度超过6马赫时，常规航空煤油（如RP-3）燃烧效率骤降，推力难以维持。

  
  

• 低速启动困难：

  需依赖火箭助推起飞，且燃料点火稳定性差。

  
  

2. 镁粉的“救赎”

• 镁的高反应性：

  镁与氧化剂反应释放的能量是等质量煤油的3倍以上，且燃烧温度可达3000℃。

  
  

• 尾气“变废为宝”：

  传统燃烧后残余的水蒸气（H₂O）和二氧化碳（CO₂）被用作氧化剂，与镁粉发生反应：
  Mg + H₂O → MgO + H₂↑（高温氢气）
  2Mg + CO₂ → 2MgO + C + O₂↑
  释放的氢气与氧气进一步助燃，形成连锁爆燃效应。

  
  

3. 稳定性突破

团队通过脉冲式镁粉喷射与尾气流场精准控制，解决了镁燃烧产生的高温对发动机结构的冲击问题，使技术在实验室条件下连续运行超100秒，而传统后燃器仅能维持数十秒。

战略意义：中国高超音速技术“组合拳”

1. 与JF-22风洞的协同

此次测试依托中国自主研发的JF-22超高速风洞（全球唯一可模拟30马赫飞行条件的设备），验证了技术在极端环境下的可靠性。该风洞由中科院姜宗林团队主导，其测试能力比美国LENS风洞（15马赫）领先一倍以上，为高超音速技术开发提供“地基”支撑。

2. 军事与民用双线布局

• 武器化应用：

• 推力翻倍可使高超音速导弹（如“东风-17”改进型）射程延长50%，或实现12马赫突防速度，突破现有反导系统拦截范围。
• 空天飞机有望实现1小时全球打击，或2小时太空往返（参考“筋斗云400”项目）。

• 商业潜力：
  成都凌空天行公司已基于类似技术试飞“云行”超音速客机，若结合镁粉技术，未来或实现上海-洛杉矶30分钟飞行（16马赫）。

3. 国际竞争格局

美国虽在高超音速武器研发上投入巨大（如AGM-183A空射快速反应武器），但其超燃冲压技术仍受限于燃料效率与耐高温材料。俄罗斯的“锆石”导弹虽宣称9马赫速度，但射程不足（500公里）。中国通过镁粉二次燃烧与斜爆震发动机（2025年2月测试成功）的“双技术路线”，已形成对美俄的代际优势。

挑战与未来展望

1. 技术瓶颈待突破

• 镁粉储存与喷射：

  镁易氧化，需开发新型防潮容器与精准喷射系统。

  
  

• 热防护：

  高温尾流可能损坏发动机尾喷管，需结合碳化硅复合材料与主动冷却技术。

  
  

2. 产业化路径

• 2025年目标：

  完成地面耐久性测试，推动“筋斗云400”发动机搭载实飞验证。

  
  

• 2030年愿景：

  实现镁基超燃冲压发动机的商业化应用，覆盖军用高超音速武器、太空旅游与全球即时物流。

  
  

从“跟跑”到“领跑”的技术革命

从20世纪依赖进口航空发动机，到如今在高超音速领域实现“镁粉点火”等颠覆性创新，中国正以基础研究突破与工程化能力的双重优势，重塑全球空天竞赛规则。正如俄罗斯媒体所言：“中国科学家正在将科幻变为现实。”而镁粉技术的诞生，或许只是这场“速度革命”的序章。