上世紀80年代，美國率先研製出太空梭，然而，卻因過於複雜可靠性低得可憐，5架太空梭已有2架失事，剩餘3架也不得不提前退役。顯然，美國原計劃用於替代火箭，透過重複使用降低入軌成本的太空梭不僅燒錢，而且還燒人。
有了這個前車之鑑之後，科學家又想到了更為合理的火箭替代品，那就是空天飛機。其研製難度很大，其中就包括研製難度很大的組合迴圈發動機。目前共有6類發動機可選：基於爆震發動機的新型組合發動機（PDE)、渦輪基組合發動機（TBCC）、火箭基組合發動機（RBCC）、空氣渦輪火箭組合發動機（ATR）、三組合發動機（ARRE）、預冷類組合發動機（SABRE）等組合迴圈動力。
4種組合迴圈發動機
隨著研究的深入，科研人員發現上述6類新型發動機具有劃時代意義。一旦研製成功，軍用方面，亞軌道轟炸機、太空轟炸機、高超音速無人偵察機、高超音速導彈等大批先進裝備將成為可能；民用方面，今後火箭甚至有可能被空天飛機取而代之，人類發射載荷入軌的成本將降低至原來的1/10甚至小於原來的1/10，相比之下馬斯克的可重複使用火箭的發射成本僅能降低30%~60%，簡直不夠看。
因此研製上述6類新型發動機的意義十分重大！
在傳統航空發動機方面，我國的渦扇發動機落後美國至少20年，然而，在空天發動機方面，我國大有趕超美國之勢！
11月26日，《中國航天報》釋出一篇名為《毫秒級時間溫降近1000℃，“雲龍”發動機預冷器研製有新突破》的報道，文中提到：
近日，中國航天科工集團有限公司三院31所預冷動力技術中心在北京雲崗某試驗檯首次完成了“雲龍”發動機預冷器Ma5熱態試驗，實現毫秒級時間溫降近1000℃，試驗達到預期目標。本次試驗為預冷器國內首次Ma5大溫降換熱試驗，充分驗證了預冷器快速降溫能力，最大流量、最高溫度、最大溫降等多個指標達到了國內領先、國際先進水平。
文中提到的“雲龍”發動機就是一種預冷式組合迴圈發動機。這種發動機的主要技術難點在於其預冷器效能引數堪稱變態！
2021年4月19日，光明網釋出了一篇名為《“雲龍”來了！組合動力發動機關鍵試驗，用於空天往返飛行器》的報道，文中提到：
從“十二五”開始，預冷動力技術就進入了31所專家的視野。當時，國際上此類技術已經開展基礎性研究多年，並取得了一定突破，31所團隊在初步跟蹤研究後，為該項技術的複雜性而震撼：要在0.01秒內實現1000℃的降溫，零下150℃環境下執行要求無結霜……苛刻至極！
作為對比，英美聯合研製的佩刀發動機預冷器可在0.05秒內將5馬赫高速氣流從1000℃降到-150℃。
佩刀發動機研製流程示意圖
2019年4月7日，美國《航空週刊與空間技術》網站報道稱：2019年3月25日，英國反作用發動機有限公司（REL）在美國科羅拉多州航空航天港TF2試驗站成功完成了“佩刀”發動機驗證機全尺寸預冷卻器（HTX）樣機在馬赫數3.3條件下的高溫考核試驗。
測試結果表明，HTX樣機將426℃的高溫氣流在0.05秒的時間內冷卻到了約100℃，產生了約1.5兆瓦的熱交換效率，為後續進一步冷卻J79渦噴發動機在最大加力推力下產生的高溫氣流奠定了基礎。
2019年10月23日，據ESA網站報道，英國公司React Engines在等於5馬赫（或音速五倍）的氣流溫度條件下對SABRE的預冷器進行了測試，測試很成功。測試結果表明預冷器可以在0.05秒的時間內將高超音速氣流從1000℃降到-150℃。
對比發現，我國的“雲龍”發動機預冷器比英美聯合研製的佩刀發動機的預冷器更加變態，研製難度可想而知！然而，我國科研團隊卻成功了！
2020年4月21日，新華網釋出了一篇名為《空天往返新動力：“雲龍”發動機研製完成關鍵試驗》的報道，文中提到：“雲龍”發動機是一型由31所研製的組合動力發動機，也是31所正在探索的用於空天往返飛行器的新式動力。”和“2020年，該所完成了發動機原理樣機的整機試製，並通過了第一階段的系統級地面試驗驗證。”
“雲龍”發動機的預冷器和渦噴發動機燃燒室
這篇官方報道說明早在2020年底我國就已經完成“雲龍”發動機原理樣機整機地面測試，今年11月預冷器的大獲成功則意味著距離“雲龍”發動機原型機問世已經不遠了！預計2025年之前就能造出這種發動機，2030年之前我國首款可單級入軌的空天飛機就可能成功首飛！
可單級入軌的英國“雲霄塔”空天飛機設計方案
查閱國內報道發現，上述進展僅是我國高超音速領域眾多成果的冰山一角：
1、基於爆震發動機的新型組合發動機（PDE）進展
2017年3月6日，在第21屆國際太空梭和高超聲速系統與技術大會上，官方機構首次透露，我國自主研製的660毫米旋轉爆轟發動機已經研製成功。
2、亞燃/超燃組合發動機進展
2018年8月3日央視報道：我國乘波體星空-2高超聲速試驗獲得巨大成功，實現高度30Km，馬赫數5.5—6飛行視窗自主飛行400秒以上。採用火箭助推說明這種吸氣式發動機應該是超燃衝壓發動機或亞燃/超燃組合發動機。
星空-2高超聲速飛行器測試畫面
3、三組合發動機（ARRE）進展
2018年12月17日，《環球時報》釋出了一篇名為《邁過組合動力道路上的一道坎，國產某型號發動機驗證試驗成功》的新聞報道，文中提到“31所”和“動畫最難的是要反映多個動力匹配、多種模式轉換的過程”，據此可以推測這種組合發動機為三組合發動機（ARRE）。
4、渦輪基組合發動機TBCC進展
2019年1月初，成飛所王海峰總師同志透露國產TBCC組合發動機已經完成試飛驗證。
渦輪基組合發動機（TBCC）結構示意圖
5、火箭基組合發動機（RBCC）進展
2020年9月21日，西安航天動力研究所微信公眾號釋出訊息稱：該所及時十多年研製的某組合動力發動機首飛成功。文中提到：
伴隨著巨大的響聲，一支穿雲箭劃破寧靜，縷縷白煙在藍天與黃沙的映襯下分外惹眼，彷彿架起天與地連線的橋樑。
來自我所組合動力發動機研製團隊的試驗隊員們，緊盯飽含著心血的首臺飛行試驗參試產品，目送它迅速變小，消失在視線中。
查閱資料發現西安航天動力研究所此前就已經申請了RBCC的相關專利。
結合去年就已經有媒體報道“渦輪基組合迴圈發動機”首飛成功，可以推測這款發動機是一款“火箭基組合迴圈發動機”！
6、預冷類組合發動機（SABRE）進展
2021年4月，《中國航天報》釋出了一篇名為《“雲龍”來了!組合動力發動機關鍵試驗,用於空天往返飛行器》的新聞報道，文中提到“2020年，31所完成了該型發動機原理樣機的整機試製，並通過了第一階段的系統級地面試驗驗證。目前該“雲龍”發動機已經完成了大尺度深度預冷器、微通道高低溫換熱器的設計和製造技術攻關，全新氦渦輪系統和氦壓縮系統等關鍵技術攻關獲得突破。”
除了上述成果之外，我國還有很多技術成果尚未公佈，國內不同研製機構在高超音速飛行器發動機方面競爭十分激烈，呈現出“百花爭豔”的喜人態勢。瀋陽發動機設計研究所正在研製渦輪噴水預冷+衝壓發動機組合動力，國防科學技術大學正在研究空氣渦輪火箭組合發動機方案，並都取得了重大成果。
今年7月16日，我國就首次公開報道可重複使用航天器首飛成功。美、英媒體也報道我國在8月測試了一種可水平起降的可重複使用航天器，並且環繞地球飛行一週，並且美國科學家甚至懷疑這款航天器違反物理學規律。後來有記者詢問我國外交部發言人趙立堅，得到的回應是“據瞭解,此次試驗是一次例行的航天器試驗,用於驗證航天器可重複使用技術。”
騰雲空天飛機航展模型
這等於是官方承認，截止目前，我國至少有兩款採用不同型別組合發動機的空天飛機已經成功首飛！
隨著我國高超音速領域技術成果不斷湧現，今後我國上空將會出現越來越多“不明飛行物”。
在高超音速領域，美國已經落後於我國是一個不容置疑的客觀事實！隨著我國綜合國力的繼續壯大，不出意外的話，美國在這個領域落後於我國的幅度很可能將進一步擴大！
這麼多的偉大成就離不開眾多科研人員的辛勤付出，讓我們為他們點贊！
資料拓展：
美國組合迴圈發動機進展介紹：https://new.qq.com/rain/a/20211017a02r9s00
