振奮！國產超燃衝壓發動機獲歷史性重大突破：一口氣彎道超車

近日，我國成功試射了「星空-2」高超音速飛行器，這是我國航天部門首次公開披露吸氣式高超聲速飛行器的試驗消息。高超聲速飛行器是指飛行速度超過5倍聲速（馬赫）的飛行器，例如洲際彈道導彈的最大速度可達24至32倍聲速，是典型的高超聲速飛行器。高超聲速技術是當今世界各航空航天強國技術發展的重點，除了洲際彈道導彈等傳統的高超聲速飛行器之外，近十多年來在國際上有以下兩類臨近空間（一般指距地面20至100公里的空域，飛機飛不上，衛星落不下，具有特殊的戰略優勢）高超聲速飛行器備受關注，但軍事愛好者也經常把它們弄混淆。

一類是臨近空間吸氣式巡航飛行器，這類飛行器是以超燃及組合動力衝壓發動機為動力、可在臨近空間進行高超聲速巡航的一類飛行器。在巡航類飛行器氣動布局中，主要還是採用乘波體氣動布局，著名的X-51A就是由波音公司設計製造的吸氣式巡航飛行器，該飛行器主要目的是驗證碳氫燃料的超燃衝壓發動機。激波產生的壓力直接作用在機身前體下方，從而為飛行器整體提供升力，具有典型的乘波體特徵。我國的「星空-2」高超音速飛行器是國內公開的首款乘波體氣動布局的高超聲速吸氣式試驗飛行器，採用超燃衝壓發動機做為動力，最大試驗速度為6馬赫，飛行時間400秒，此次試驗是我國超燃衝壓發動機的歷史性重大突破。

高超聲速吸氣式巡航飛行器的優點是機動能力極佳，體積小巧，超燃衝壓發動機帶來的高比沖優勢使體積重量明顯小於火箭發動機。「星空-2」高超音速飛行器的新聞報道中也重點強調了其可做彈道大機動轉彎動作。但高超聲速吸氣式巡航飛行器的缺點是由於一般需要火箭助推進入衝壓發動機工作速度範圍，受火箭運載艙尺寸及容積率限制導致自身所帶燃料有限，進而限制了飛行器的飛行距離。另一類是臨近空間助推滑翔飛行器，這類飛行器沒有發動機提供動力，首先用火箭多級助推，以高超聲速進行遠距離滑翔，然後在臨近空間頻繁出入大氣層，可用於遠程快速打擊。在助推滑翔類飛行器氣動布局中，既有升力體布局，也有乘波體布局。

美國研發的HTV「獵鷹」系列試驗飛行器是這一類的典型代表。其中HTV-2設計最大射程16668千米，橫向機動距離5556千米，最大飛行速度達到馬赫數20，可一小時內實現全球到達，但所做的兩次試驗均告失敗。我國也在積極研發臨近空間高超音速助推滑翔飛行器。在介紹航天一院朱廣生總師先進事迹中，首次披露：「他轉任某重大工程飛行器總師後，為實現臨近空間多級固體助推技術特種飛行器「打水漂」式洲際飛行，不畏艱險、勇挑重擔，提出並成功驗證「一級大攻角壓低彈道+非連續助推重力轉彎+上面級全力加速」多級固體助推技術，在國際上首次實現了特種飛行器大氣層內水平起滑，飛行試驗獲得了連續成功，規避了類美HTV-2 飛行器「高拋入軌」飛行失敗風險，獲取了全射程速域氣動力/熱參數，探索了邊界層轉捩這一世界難題，系統提升了我國臨近空間認知水平。「由於助推滑翔類飛行器沒有發動機提供動力，僅靠氣動力控制，在飛行末端和再入段機動能力方面有所欠缺。

為了進一步提高高超聲速飛行器的飛行距離和機動能力，我國科研人員在研發成功上述兩類高超聲速飛行器的同時，還在研發一種能夠兼具滑翔類飛行器高升阻比、大航程，及吸氣式衝壓發動機高比沖優勢、高機動性能的跨界飛行器。據公開資料披露，該飛行器採用內外流乘波飛行器布局，飛行器機身下半部分為乘波體布局，機身上半部分為飛行器前體、進氣道、燃燒室和尾噴管，進氣道設計為為高超聲速內乘波進氣道。飛行器採用兩種飛行模式飛行：火箭多級固體助推後將飛行器成功進入6-20倍馬赫「打水漂」式滑翔飛行狀態，此時超燃衝壓發動機不工作，當飛行器進入目標上空，或速度低於6馬赫後，飛行器機身進行180°旋轉，即飛行器機身的上半部分和飛行器機身下半部分變換上下位置，拋棄飛行器前體，打開進氣道，衝壓發動機開始工作，使飛行器以5-7倍馬赫自主飛行時間7-10分鐘，最後命中目標。

這種布局與目前熱門的火箭基組合循環推進系統RBCC（火箭發動機和衝壓發動機有機結合在同一流道中）相比，保證了發動機流道與乘波面相互獨立、互不干涉，大大減小了高馬赫數無動力滑翔飛行時發動機產生的阻力，同時也避免了長時間高速飛行時對發動機的氣動加熱。

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