中國科學家最近報導已經開發出新型模擬軟件，能將超音速燃燒衝壓發動機的建模時間從數年縮短至僅幾周。如果這一消息屬實，將對加速高超音速導彈等研究具有革命性意義。目前，超音速燃燒衝壓發動機的開發被認為是最難解決的工程問題之一，因此任何加速進展都將極為重要。
超音速燃燒衝壓發動機（scramjet）旨在使空氣以高超音速進入發動機。這類發動機通常利用衝擊波來壓縮空氣，而非使用渦輪，並在發動機以超音速運行時燃燒燃料。據報導，這一過程中最難解決的就是燃燒的問題。在傳統的噴氣發動機中，進入的空氣通常會被減速，然後與燃料混合。然而，對於超音速燃燒衝壓發動機來說，燃燒必須在極短的毫秒內發生，這根本沒有足夠的時間來減慢進入的空氣。
在這種馬赫數 5 或以上的速度下進行模擬是相當棘手的，因為這種速度下的空氣行為通常會變得異常。舉例來說，空氣分子在這些速度下會傾向於解離，溫度顯著上升，導致電離。這遠非平衡狀態，這也是模型所喜愛的，即條件不平衡或不可預測。在這些條件下正確進行建模對於發動機的點火時機、火焰穩定性以及最終的推力輸出至關重要。
根據《南華早報》（SCMP）的報導，新模型並非基於更好的硬件，而是通過更好的建模參數來更好地符合現實。團隊解釋說，他們的解決方案並不是簡單地強行模擬所有內容，而是專注於實際重要的部分。基本上，它智能地近似複雜的化學反應，同時僅在重要的區域（例如燃燒區）進行詳細模擬。這可以類比於在玩視頻遊戲時，僅在視角所及的地方進行超高清渲染，而不是在整個畫面上。
為了實現這一點，團隊將發動機劃分為 2.21 億個微小的三維盒子（稱為「單元」）。每一個單元都能獨立計算溫度、壓力、速度和化學反應。這大大提高了準確性，但同時也增加了計算需求。根據團隊的說法，這種設置不僅能夠產生類似超級計算機能實現的高保真模擬，還能顯著加快速度，使模擬僅需一周，而非數年。
結果令人驚訝。根據《南華早報》的報導，團隊發現改進的模型顯示燃燒效率低於預期，推力也降低了最多 21.6%。這意味著之前的建模可能對發動機的性能過於樂觀，並揭示實際發動機在現有設計下可能表現不佳。這樣的見解對於超音速燃燒衝壓發動機及高超音速設計團隊將是無價的，因為這將幫助他們在未來更快且更現實地進行迭代。
然而，儘管這聽起來令人印象深刻，但需要注意的是，這仍然只是模擬，而不是實際的引擎概念證明。關於模擬在一周內運行而非數年的說法，仍然可能需要嚴格的硬件支持才能實現。
