无人机正在改变着战争的形态，影响着战争的进程。而决定无人机性能的关键是航空发动机，我们把它称为“无人机的心脏”。
朱俊强，中国科学院工程热物理研究所研究员、所长，在格致论道第99期分享了轻型动力的研发故事。现代战争已经从机械化走到了信息化，特征是陆、海、空、天、网、电融为一体。目前来看，现代战争已经走到了以无人装备为主的智能化战争，以OODA（观察、判断、决策、执行）作战模式为代表，整个决策和打击过程都需要全要素的智能化决策。
为此，《二十大报告》已经明确指出，我国也要“加快无人智能作战力量发展”。比如，陆地作战时各种无人车、战争机器人相继出现，水面作战时也有很多水上无人艇和水下的无人潜航器，空中作战时有各种无人机、巡飞弹和巡航弹。这些都在现代战争中发挥着越来越重要的作用。
无人机在战争中的第一次闪亮登场是1982年的贝卡谷地战役中。以色列用反辐射无人机，只花了几分钟时间，就把叙利亚辛苦10年搭建的导弹系统全部摧毁。从此以后，它在历次热敏区域的战争当中都占据着非常重要的角色。尤其是最近的俄乌战争，大家也非常关注，无人机以它高空高速的飞行性能、低廉的价格和精准的控制，在战争天平上发挥着重要的作用。
无人机正在改变着战争的形态，影响着战争的进程。
而决定无人机性能的关键是航空发动机，我们把它称为“无人机的心脏”。用工程热物理为无人机打造“心脏”，1952年，美国国家航空咨询委员会（NACA）的一份报告认为影响航空发动机的有6大学科，一般来说就是气、热、固、形、材、控。在中国科学院工程热物理研究所，工程热物理的4大学科就是燃烧学、传热学、工程热力学和气体动力学。可以说，这4个学科就是航空发动机研制的关键性基础学科。
为此，我们研究了3款轻型发动机。第一款叫超音速轻型涡喷发动机，它能够实现超音速的飞行指标。第二款是高升限低油耗的轻型涡扇发动机。高升限指飞行高度能高达2万米，而民航的飞行高度是1.1万米。低油耗则能增加它的航时。第三个就是高效费比轻型单轴涡扇发动机。“效费比”就是指它的效能和全寿命周期成本的比，要做到性能优越、价格低廉。
实现国内无人机超音速飞行，我们先看一下超音速的轻型涡喷发动机。针对超音速无人机的动力需求，我们需要做的就是提高单位面积的推力。为此我们做了一个加力型的小型涡喷发动机。面对第一个挑战，对于压缩系统我们采用了一种鱼尾型的扩压器。利用这个扩压器就能把压缩系统的稳定裕度提高，从而解决有限空间下内部流动分离问题，同时也能够减少它的二次流损失。
面对第二个挑战，我们发明了热射流点火和轴向分级分区组合的燃烧技术，从而做到了加力燃烧时能够稳定地点火。面对第三个挑战，关于喷管的。喷管加热以后会热胀，这个面积还会随着飞行高度和飞行速度的变化发生无极的变化，因此需要调节它的面积。于是我们发明了一种非常简易的调节方式，做到内置式、多电化和轻质化，从而有效地减少了发动机的零部件数，还大幅地降低它的重量和成本。
由于上述的技术进步，我们实现了超音速飞行。接下来就是高升限低油耗的轻型涡扇发动机。要实现高升限，必须要保证在2万米的高度下发动机流动要稳定、燃烧要稳定；要实现低油耗，发动机的每个部件都必须有很高的效率。把这些因素加起来，才能够真正地提高飞行升限，延长飞行时长。
靠着这些技术，我们研发了3款高升限、低油耗的轻型涡扇发动机。这3款都是“科学院”号，它们的技术是成系列的，升限都在15公里以上，目前已经装备到了咱们部队。第三个就是高效费比的轻型单轴涡扇发动机。这个关键词就是“单轴涡扇”，主要是满足智能巡飞系统的需求。我们发明了一个高压直驱风扇的设计方法，由这个设计方法集成了一个单轴涡扇发动机。
由于上述的成果，我们2023年拿到了全国的重点实验室，就是“轻型涡轮动力全国重点实验室”。拿到了这个实验室，就相当于拥有了一面旗帜，建立了一个平台。借着这个平台，大家可以齐心协力共同开展更高性能、更宽域的轻型涡轮发动机的研究。
同时我们还申请了航空发动机领域的第一个国家重大科技基础设施。它原来的名字叫“大科学装置”，1982年，北京正负电子对撞机在中国科学院高能物理研究所奠基，它是国内第一个大科学装置。现在我们做的是航空发动机领域的第一
个，研究对象就是“吸气式发动机关键部件的热物理性能”。
由于上述的成果，我们这两年也申请了100多项专利，发表了200多篇论文，出版了3本航空发动机的专著。其中关注到它的进排气系统，也关注整个航空发动机的高空性能，获得了“中国科学院杰出成就奖”“国家科技进步奖”等等，省部级以上一等奖的奖励有9项。
来到中国科学院开展工作，按院内的说法就是叫“顶天立地”。我的理解就是，我们要做的工作是从国家需求和最基础的科学问题出发，需要把基础研究、关键技术攻关和型号的集成以及大规模的推广应用全链条地结合起来。只有这样，才能由型号研制带动对一些基础问题的理解，由基础问题的研究进展来推动型号的技术进步。它们之间是相互关联、相互作用的。在这个基础上，我们还将建设全国重点实验室和国家重大科技基础设施。