超音速爆轰试验让人类距离超高速航空和太空旅行又近了一步

　　你可能想象不到，永不停歇的＂爆炸＂可能是高超音速飞行和太空飞机的关键，这可以使航天器无缝地从地球直接进入太空轨道。现在，研究人员在实验室里重新创造了这种＂爆炸＂现象，使之成为可能。
　　爆轰是一种特别强大的爆炸，向外传播的速度比声速还要快。去年8月发生在黎巴嫩贝鲁特港的大规模爆炸就是一场爆轰，它造成的广泛破坏表明其产生的巨大的能量。
　　科学家们长期以来一直梦想制造能够利用这种能量的飞机发动机。从理论上讲，这种飞行器可以在一小时内从纽约飞到伦敦。但爆轰非常难以控制，通常持续时间不到1微秒，所以还没有人能够使其成为现实。
　　现在，来自中佛罗里达大学（University of Central Florida）的一个团队创建了一个实验装置，可以让他们在固定位置维持爆轰数秒，研究人员称这是未来高超音速推进系统的重要一步。
　　主持研究的科学家解释道：＂我们正在试图做的是控制爆轰。我们想把它冻结在太空中，并利用这种能量。而不是像在贝鲁特港看到的那样摧毁建筑，现在我想用它来制造推力。如果我们能做到这一点，人类就能以超级快的速度旅行。＂
　　实际上，这一突破是在对一种称为＂斜爆轰波发动机（ODWE）＂的理论推进系统进行了几十年的研究基础上取得的。
　　这一概念的工作原理是：将空气和燃料的混合物以高超音速（超过音速的五倍）输送到斜坡上，从而产生冲击波。这种冲击波迅速加热燃油-空气混合物并使其引爆，以高速将废气从发动机后部喷出。其结果就是：大量的推力。
　　当空气和燃料的混合物以这种方式爆炸时，产生的燃烧效率更高，因为几乎100%的燃料被燃烧了。爆炸也会产生很大的压力，这意味着引擎可以产生比其他方法更多的推力。
　　研究人员说，理论上，这种爆轰应该能够推动飞机达到声速的17倍，这足以让航天器飞出大气层，而不需要借助火箭。
　　目前的挑战是，如何让爆轰持续足够长的时间来为这样的飞行提供动力，而之前的实验演示最多也只有几毫秒。科学家说，主要的困难在于阻止爆炸向上传播到燃料源，在那里它可能会造成严重的损害，或者在更下游，它会在那里熄灭。
　　科学家们建造了一个大约2.5英尺长（0.76米）的一系列腔室，将空气和氢气混合并加热，然后将其加速到高超音速，并在斜坡上点火。
　　通过仔细地平衡空气-燃料混合物的比例、气流的速度和斜坡的角度，他们能够产生一种在大约3秒内保持不动的爆轰。
　　这段时间足以确认爆轰是稳定在一个固定位置，没有向上或向下移动，科学家说，这是实现现实生活中的＂斜爆轰波发动机（ODWE）＂的第一步，重要的一步。
　　一些并没有参与此项研究的科学家认为，能够证明稳定爆轰就是一项重大成就。为了开发一种实用的发动机，研究人员现在必须解决如何在一定的速度和高度范围内运行，以及如何处理由燃料和空气不均匀混合引起的燃烧不稳定性。这是一项很出色的工作，很期待进一步的结果。
　　主持研究的科学家表示，研究人员只进行了几秒钟的实验，主要是因为爆炸的强度迅速侵蚀了试验室内的玻璃斜坡。研究人员在最初的测试中使用玻璃，是因为他们需要对爆轰进行光学测量，但如果他们用金属斜坡取代玻璃斜坡，应该就可以让爆轰持续更长的时间。
　　令人充满希望的是，这次测试设备的结构与全尺寸ODWE的设计没有太大不同。研究人员现在面临的主要挑战是，如何在保持爆轰稳定性的同时改变燃料组合、空速和坡角这三个关键成分。
　　不管怎样，现在，科学家已经证明了这是可行的，探索如何在更大的操作领域维持它，更多的是一个工程问题。
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