一切从定义出发

在讨论冲压发动机之前，有必要提出这样一个考察定义的问题：“什么是火箭发动机，什么是空气吸气发动机，两者有什么差别？”

根据工质（空气）的来源，我们一般把发动机都可以分为了空气吸气发动机以及火箭发动机。两者最为本质的区别在于火箭发动机使用的空气工质是自带的，而空气吸气发动机的空气工质是截取其发动机周围。

热化学动力系统有多种类别，一个热化学动力系统主要由热机和推进器组成。一些动力系统的热机和推进器是分开的，例如螺旋桨（推进器）是由内燃活塞发动机（热机）制动的，而一些热机和推进器是一个整体，使用一个工质，例如涡轮喷气发动机与冲压发动机。因此根据这个区别，又把空气吸气发动机这个大类分为了空气螺旋桨发动机以及空气喷气发动机。

冲压空气喷气发动机就是空气喷气发动机的一种类型。

但这些简单的道理在冲压发动机的一个子类别：冲压火箭发动机上就产生了一些麻烦。原本泾渭分明的分类问题实际总是被工程中奇怪的组合而搅乱。

冲压箭发动机在结构上为火箭发动机与冲压发动机的组合。注意不是一套火箭发动机加一套冲压发动机的组合，而是一套发动机两种机制，低速时使用火箭发动机机制，火箭发动机起压气机的作用。到达冲压机制启动速度后，火箭发动机机制转为冲压发动机机制。

冲压发动机的基本原理

战后一段时间，击败了音障之后的人类发现又有一些新的难题拦住了最求更快的航空器材的脚步，而这些难题击中了涡轮/涡扇发动机原理上的一些问题。

随着马赫数的增加，气流总温会急剧增加，在高马赫区间对涡轮叶片的强度提出来严峻的考验。但另一方面，发动机向前运动时进气口的气压会随着导弹相对速度的增加而升高，在亚音速阶段静压比上升是非常缓慢的，但这个上升曲线在超音速过程（3-4M）会有一个突变的斜率，此时空气静压比上升是比较快。在这种压强下涡轮发动机的压气机是可以省略去的。

而冲压发动机在原理上有效地利用了上述问题。因此在30年代40年代的大量理论研究基础上，50年代冲压发动机开始了应用阶段。

具体如何利用从构造上可以一览。

冲压发动机的进气口“初极狭，才通人。复行数十步，豁然开朗”，这个进气口也被称为扩压器，通过进气口上述形容的构造，作用是使空气在进入燃烧室前降低速度，将超音速气流流速将为亚音速（一般而言），从而使气流动能转化为压力能，因此扩压器的作用总结起来就是要尽可能小的损失下减速增压，提供燃烧室入口的速度场。总压力是由总流量转化，而这个高压气体会与发动机燃料在燃烧室中混合后点燃，气体总温度和焓值得到增加，然后燃气通过尾喷管膨胀加速后排出，从而将流体焓变为动能来推动发动机继续前进。

华生，盲点在于，这个过程中，进气流速（相对而言就是导弹的飞行速度）决定了压力能（或者说类似其他发动机的气体压缩比），而压力能的大小决定了喷口流速。等于进气速是与喷口速间接相关，因为中间的过程响应滞后，前一秒喷口流速是小于后一秒的喷口流速，也就是说冲压发动机本质上是会越飞越快。这一特性具体会反映在后面展示的特性曲线上，随着马赫数增加冲压发动机的单位燃料消耗量和推力比会有明显变化。当然实际上扩压器会面临复杂的激波与附面层问题，远远不会这么理想。

但这也就是冲压发动机可以高速度的原理来源。

等等，华生，还有个问题，我们上述过程成立的基础是进气口有一定空气流速，也就是此时弹体速度不为0，即冲压发动机当导弹从静止到起飞这段时间根本不能工作。

是的，这也是为什么冲压弹通常会使用助推装置来组合动力装置的原因。助推装置现在有助推火箭，或涡喷/涡扇发动机，这些助推装置使得冲压弹到达可以启动速度后终止工作（有些会抛离弹体），这个启动速度对于超音速冲压弹一般是2M。亚音速冲压发动机是例外，工作在0.5M以上1M以下。这是由于这种弹有自带压气机，因为体积大在亚音速靶机靶弹上采用（是因为冲压发动机构造简单造价相对低）。

冲压发动机优劣势

对于发动机的单位重量推力，比冲，单位燃料消耗量SFC，以及航程参数是有着一系列的公式计算。在决定偷懒不打开公式编辑器后我在下文直接以函数图来比较。

比较而言：

比起火箭发动机，因为不需要自导氧化剂（火箭发动机普遍氧化剂要占到火箭推进剂总重的70%~80%），冲压发动机的比冲要比火箭发动机高4~6倍。

比起涡喷/涡扇发动机，在冲压发动机主打的速度范围，由于冲压发动机不需要涡轮，不需要压气机，推重比要比涡扇涡喷好看多。

当然在1.5M以下冲压发动机的工作效率是不如涡扇/涡喷发动机，因为过小的流速产生过小的压力能烧掉了本来可以更好使用的燃料。但在大于2M时，冲压发动机的经济性是最好的。

与涡扇/涡喷相比，冲压发动机不需要造价昂贵，加工困难的压气机，冲压发动机造价上有结构优势，当然具体造价仍旧是工程问题。

工程类问题的核心是选择在给定区间的最优方案，冲压发动机的在主场区间内的优势在图内是鹤立鸡群一样明显。

而除去这些区间表现，我们可以简单归纳冲压发动机的特点。

列个优劣表：

优：

构造简单，几乎是一根飞行的管子。

无转动部件，因此进气道和燃烧室设计较为随性。

无叶片，燃烧室允许更高燃烧温度。

劣：

不能静止启动。

在劣势区间，即低速段性能和效率比较差

题图：X-43A，使用超燃冲压发动机，可达到10马赫（2004年）。

在熊三事件后就有些想理下冲压反舰导弹的相关，结果开篇本写冲压反舰导弹的原理，越写越跑题，干脆把重点转为了冲压发动机。