人类拥有一百多年的航空史和几十年的航天史，但是航空和航天一直以来相对独立。
在动力领域尤其明显，航空飞行因为可以获得空气中的氧气，飞机只需要携带燃料。而航天动力则需要额外携带氧化剂，且火箭升空需要相对于飞机更大的推力。
而英国Reaction Engines公司用了几十年的时间开发了一款传奇的变循环发动机打破了航空与航天间的壁垒，将氢氧液体火箭发动机与涡轮喷气发动机结合了起来。
比冲：为飞行动力系统的效率描述。每单位重量的推进剂产生的推力乘以其产生推力的时长，再除以其推进剂的单位重量，单位为秒。举个例子，1公斤的燃料加氧化剂，进入发动机产生了100公斤推力，持续了3秒。100公斤推力 X 3秒 / 1公斤燃料 = 300秒。
火箭发动机因为需要工作于大气层外所以需要额外携带巨量的氧化剂，所以虽然也追求高比冲，但是还依旧远远低于飞机发动机。航天飞机氢氧液体主发动机SSME真空比冲452.3秒，已经是行业翘楚了。
固体火箭发动机扩展阅读：
而航空发动机轻松可以大几千秒的比冲，下图绿色部分为涡扇发动机，最下方的红色为火箭发动机。
SABRE发动机组成部分
进气
当它在大气层内飞行时，其进气系统和黑鸟的发动机普惠J58很类似，这个中心体移动超音速进气锥，当飞行速度小于设计速度时，第一道斜激波角增大，但是中心体向后收缩，将这个大角度斜激波还是贴在进气道唇部，进气面积被恢复到最大，跟设计飞行速度时一样。
详见：
这个进气道实现了它从地面静止起飞到大气层内5.4马赫的飞行区间内有效的进气。
和J58涡喷冲压变循环不同的是，它是涡喷火箭变循环。当它开始进入火箭发动机循环时，不再吸入空气，它的进气锥可以完全关闭。
预冷换热器
因为它设计可以在大气层内以5.4倍音速飞行，其吸入的空气被进气激波压缩后温度极高，达到了1000摄氏度，但是因为它的高速飞行需要极致轻量化，无法大面积应用超耐高温的笨重的镍基超级合金来制造发动机。
其进气必须冷却，它应用了氦气作为冷却剂。
关于镍基超级合金叶片：
预冷换热器是这台发动机的核心科技，它可以在百分之一秒（10毫秒）内将1000度以上的高温空气降至零下150度。
发动机核心
当它工作在吸气模式下时，超音速进气道进来的空气被冷却，再被压缩机压缩。高压空气部分进入预燃烧室，另外一部分进入主燃烧室。液态氢气全部进入预燃烧室，富燃料的燃气从预燃烧室出来进入主燃烧室，和另外的高压空气继续燃烧。这其实就是一个火箭发动机的分级燃烧循环。
不一样的是，它还有一个氦气冷却循环。它从冷却换热器和预燃烧室出来的燃气的热量获得能量（以及高压氢气推动涡轮来对它加压），再推动空气压气机。
最终进入超音速喷嘴，被加速到超高音速后被喷出。
它既然是涡喷火箭变循环，当然有火箭模式。
这就简单多了，不需要进气。液氧被加压进入主燃烧室和预燃烧室，这部分加压做功来自于氦气。其它部分循环和吸气模式一样。
当然，这是一个极其简化的循环，实际要复杂很多。
旁通燃烧室
因为热力循环的需要，更多的液态氢气被注入发动机进行冷却。但是主燃烧室并不能都烧掉这么多氢气，为了减少熵增，提高效率。设计了旁通燃烧室，将多余的氢气烧掉，其并不产生推力。
四个圆形主燃烧室加超音速喷嘴周围的一圈梯形开口就是旁通燃烧室了。
最终功能
这台变循环可以单级入轨，大气层内5.4马赫极速飞行，大气层外飞行速度更是达到25倍音速。
超高速运输，发射卫星，太空旅游，重复利用。众多低成本发射平台的一个潜在玩家。
这些都不是遥不可及的梦想，它的核心科技树都已经点亮。
核心发动机测试
预冷换热器测试
它得到了不止是英国国防部的投资，欧航局ESA的投资。还有美国国防部，甚至在科罗拉多建立了第二个测试中心。（第一个测试中心当然在英国）
最后，我在英国范堡罗航展实拍：
PS：航发专栏好久好久没更新了，上次更新还是航天内容，这次又擦了个航天的边。
来源：知乎 www.zhihu.com
作者：卢西
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