音速是多少公里每小時(光速是多少公里每小時)

想一想，如果有一種飛行器，能讓你從北京到三亞（大約3000公里）只需要花上半個小時，甚至還能直接上太空，這聽起來是不是有點像科幻電影？

目前來說的確是這樣的，不過，在不遠的將來，或許這就要變成現(xiàn)實了。科學家指出：利用一種名叫爆震的原理，就可以實現(xiàn)這種超音速飛行。

所謂的爆震，指的是利用激波與燃燒波相耦合，并以超音速傳播的一種燃燒形式，這種燃燒形式有很多優(yōu)勢，比如燃燒效率高、能量釋放速率快等。

爆震可以產生非常強大的推力，以至于讓飛行器可以達到5倍音速，也就是接近6000公里的時速，遠遠超過了現(xiàn)在的飛機。但問題在于，爆震對于目前的科學家們來說，仍然是很難控制的，它能夠持續(xù)的時間甚至都很難超過1微秒。因此，雖然早就意識到這是一種極佳的引擎模式，但科學家們始終苦于無法將它變成現(xiàn)實。

上一次爆震出現(xiàn)在公眾面前，就是去年8月份黎巴嫩貝魯特港的慘烈爆炸，相信很多人都還記得那條新聞，數(shù)千人傷亡的慘狀，令人觸目驚心。來自于中佛羅里達大學的機械和航空航天工程副教授Kareem Ahmed指出，貝魯特港的這次爆炸，其實就是一次爆震。顯然 ，它再一次以擺脫人類控制的引爆，證明了它的威力。

Ahmed說道：“我們現(xiàn)在所做的，就是要掌控爆震，將它固定在空中，從而利用這種能量。我不希望讓它像你看到的那樣在黎巴嫩摧毀建筑物，而是要利用它，憑借這股力量產生推力。如果我們取得成功，那就可以實現(xiàn)超高速旅行了。”

他希望開發(fā)的，就是所謂的爆震發(fā)動機。

顧名思義，爆震發(fā)動機就是爆震的原理，實現(xiàn)飛行設備的超音速飛行的。根據(jù)爆震組織形式的不同，爆震發(fā)動機又可以分為三類，分別是脈沖爆震發(fā)動機、連續(xù)爆震發(fā)動機以及斜爆震發(fā)動機。而Ahmed團隊希望實現(xiàn)的，就是其中的斜爆震發(fā)動機。

在斜爆震發(fā)動機中，由空氣和燃料組成的混合氣體在來流中已經(jīng)充分預混，這對于燃燒效率是一種有效的保證，以至于接近100%的燃料都可以燃燒。此時在燃燒室入口處利用斜激波誘導燃燒或者爆震，就可以產生出驚人的推力。

（圖片說明：斜爆震發(fā)動機概念圖）

正如我們前面所說的，在一瞬間實現(xiàn)爆震是可以實現(xiàn)的，問題在于如何讓它維持足夠長的時間，畢竟飛機不可能只飛一瞬間。Ahmed介紹，斜爆震發(fā)動機的難點，就在于爆震和燃料源的位置。如果爆震向燃料源上方移動，就可能會對發(fā)動機造成嚴重的損害。如果向下方移動，也會導致反應瞬間結束。

更尷尬的是，此前科學家們實現(xiàn)的爆震所持續(xù)的時間都很短，最多也只有幾毫秒。且不說這樣的時長能不能實際應用，它甚至根本不足以確定爆震是否穩(wěn)定。在1毫秒的爆震過程中，你沒看到偏差，不一定代表著偏差不存在，可能只是還不足以被觀察到。如果持續(xù)幾秒鐘，或許就會出現(xiàn)巨大的偏差了。

為了實現(xiàn)穩(wěn)定的爆震，Ahmed和他的團隊建造了一個長度大約為2.5英尺（約合0.76米）的一系列腔體。在這里，空氣和氫氣會首先混合并被加熱，然后加速到超音速狀態(tài)，這是斜爆震發(fā)動機的基本要求。

然后，研究人員反復測試了空氣-燃料的混合比例、氣體來流速度以及斜坡的角度，找到了相對適合的組合模式，最終實現(xiàn)了在一個固定位置上持續(xù)了3秒的爆震。

雖然這個時間也還沒有特別長，但也已經(jīng)足以證明爆震被穩(wěn)定在一個固定的位置上了。這意味著，他們已經(jīng)找到了初步將斜爆震發(fā)動機從理論轉變?yōu)榭赡艿牡谝徊铰妨恕?/p>

Ahmed隨后還說，他們之所以只進行了幾秒鐘的實驗，是因為爆震比較距離，以至于測試艙周圍的玻璃都已經(jīng)被損壞了。在未來真正開發(fā)斜爆震發(fā)動機的時候，自然會用一些金屬材料來代替，從而獲得更長的爆震持續(xù)時間。不過，這只是他們最初的實驗，因此只能用玻璃包裹，以便研究人員觀察和分析。

他還指出：他們進行測試的結構，就已經(jīng)和完整的斜爆震發(fā)動機幾乎一樣了。也就是說，如果爆震過程穩(wěn)定，那么投入使用也不會太遠。接下來的工作，就是繼續(xù)改變上面提到的三個參數(shù)，尋找更完美的配置，并且擴大尺寸，從而解決工程上的難題。

德克薩斯大學阿靈頓分校的機械和航空航天工程教授Frank Lu評價道：Ahmed等人的研究可以說是一次非常重大的突破。他們已經(jīng)做得非常好了，他期待著研究人員們能夠取得更大的突破。他認為，在接下來的工作中，研究人員需要考慮的，就是讓這樣的爆震在一定的速度和高度范圍內穩(wěn)定運行，同時還要接近空氣和燃料之間混合不均勻可能會導致的燃燒問題。

如果斜爆震發(fā)動機能夠開發(fā)成功，那么根據(jù)爆震的特性，飛行器達到5倍音速將不再只是幻想，甚至最高可以將飛機推進到17倍音速，也就是接近每秒6公里！這樣的速度，別說在地球上飛行，上太空都可以！

因此，在未來，或許有些航天任務都可以擺脫火箭，而是直接利用裝有斜爆震發(fā)動機的飛機就可以了，這也將大大提升人類的航天任務效率。

由此可見，爆震發(fā)動機的研究，的確非常重要。Ahmed等人非常自信，如果他們用更加可靠的材料來進行測試，會得到更好的結果。我們也期待著爆震發(fā)動機投入使用的那一天，屆時，人類上太空也將變得更加容易了。