微信公眾號“清華大學”消息，2022年1月24日上午，清華大學航天航空學院王兵教授團隊進行了自主研發(fā)的新型發(fā)動機飛行演示試驗，發(fā)動機在預定的高度和速度范圍內成功點火、穩(wěn)定工作，試驗取得圓滿成功。

試驗表明，我國已經(jīng)掌握該新型發(fā)動機的自主研發(fā)與工程實現(xiàn)能力，在新型空天動力領域躋身世界前列。

發(fā)動機點火（示意圖）

在航空領域寬速域、跨空域飛行的發(fā)展趨勢推動下，傳統(tǒng)空天動力在性能提升方面，已經(jīng)遇到理論極限與技術瓶頸。盡管早在上世紀50至60年代，國際上便提出了將自增壓燃燒技術應用于動力系統(tǒng)的理念；但直至2011年前后，隨著相關研究結果發(fā)表數(shù)量的增加，才逐漸引發(fā)國內外學術界和工業(yè)界的高度關注。

王兵帶領的噴霧燃燒與推進實驗室團隊，在多年研究火箭發(fā)動機燃燒不穩(wěn)定性的基礎上，敏銳地把握空天科技的領域前沿，在國內幾乎空白、國際上方興未艾的情況下，從零起步，構建新型熱力學循環(huán)方式，自主研制新型沖壓發(fā)動機。結合數(shù)值仿真與實驗，實驗室經(jīng)過近十年的探索與嘗試，克服觸發(fā)難度高、可控性差、機理掌握和認知不充分等困難，解決發(fā)動機點火、寬當量寬流量調節(jié)、自主可控等關鍵問題，在機理研究、數(shù)值計算、結構設計、實驗方法等方面都取得了重要突破。經(jīng)過前期數(shù)值模擬、基礎實驗、地面試驗等環(huán)節(jié)的嚴謹驗證，飛行試驗蓄勢待發(fā)。

發(fā)動機總裝

上午11點30分，試驗任務由“清航·大興號”兩級火箭助推執(zhí)行。一級火箭分離后，二級火箭將任務段發(fā)動機推到預定高度和速度。發(fā)動機進氣道實現(xiàn)高效吸氣，供油系統(tǒng)將航空煤油霧化噴入燃燒室，點火系統(tǒng)順利啟動，燃燒室與發(fā)動機穩(wěn)定工作，獲得持續(xù)推力，試驗取得圓滿成功。

火箭升天（示意圖）

“通過此次飛行任務，我們獲得了真實飛行條件下，工作環(huán)境參數(shù)變化對發(fā)動機燃燒室運行特性的影響，充分檢驗了發(fā)動機的真實工作特性，并驗證現(xiàn)有技術路線的可行性，為新技術走向工程化和產(chǎn)品化，提供了重要的試驗數(shù)據(jù)，積累真實的飛行經(jīng)驗。這一成果將進一步豐富我國航空宇航事業(yè)的圖譜，在新型動力方面具有重大戰(zhàn)略意義。”王兵說。

在盡可能短的時間內聚合最大能量，實現(xiàn)從地面試驗到真實飛行試驗的重大跨躍，推動實際工程應用的進程，也充分得益于科技成果轉移轉化的有效嘗試。此次飛行試驗任務命名為“清航壹號”， 科學任務和試驗總體方案由清華大學航天航空學院自主提出，由王兵帶領噴霧燃燒與推進實驗室負責發(fā)動機整體設計，成果轉化項目公司清航空天（北京）科技有限公司完成發(fā)動機整體制造和裝配，具備完全自主知識產(chǎn)權。北京凌空天行科技有限責任公司負責飛行載具設計和任務實施，雙方緊密配合，共同推動飛行試驗順利進行。

團隊部分成員合影

在現(xiàn)場見證成功時刻的團隊成員謝嶠峰，博士階段即師從王兵進行相關機理和仿真研究。從實驗室到發(fā)射場，他表示：“從搭建試驗臺開始，多年來王老師帶著我們攻關關鍵技術突破，將基礎研究作為工程轉化、任務研發(fā)的底氣，摸著石頭過河，一步步探索適合清華的工程化的道路。一切都非常值得，并且我們相信未來大有所為。”