早期研究的脉冲爆震发动机(PDE),虽然展示了爆震燃烧的潜力,但由于点火频率的限制,其发展前景逐渐黯淡。科学家们转而寻求更高效的解决方案,即旋转爆震发动机(RDE),也称为连续爆震发动机。这种发动机采用环形燃烧室,只需一次点火,即可通过激波在燃烧室内高频引爆燃料,实现自持燃烧,从而克服了脉冲爆震发动机的频率瓶颈。
然而,旋转爆震发动机的实用化之路并非坦途。首先,燃烧的稳定性是一个巨大挑战。环形燃烧室内同时存在燃烧和爆炸反应,这种复杂的反应过程对燃烧的自持性提出了极高要求。任何细微的扰动都可能导致燃烧中断,从而影响发动机的正常运行。
其次,燃料的选择也是一个难题。实验室条件下,旋转爆震发动机多采用高活性的氢气作为燃料,但这并不符合实际应用的需求。为了实现广泛应用,必须测试并采用甲烷、乙烯等碳氢化合物,甚至最终目标是使用液态航空煤油。然而,这些燃料的火焰传播速度较低,维持稳定燃烧的难度远大于氢气。
最后,材料耐受性是另一个关键挑战。爆震波产生的温度高达2700度以上,这对发动机材料的耐高温性能提出了严苛要求。目前,能够承受如此高温且具备足够强度的材料尚在研发之中。