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          高超聲速技術(shù)引領(lǐng)航天運載器的革命

            我國著名科學(xué)家錢學(xué)森先生是高超聲速技術(shù)的最早倡導(dǎo)者之一。他在1945年發(fā)表的一篇論文“論高超聲速相似律”中,首先采用Hypersonic這個詞來表示高超聲速,即飛行M數(shù)大于5的飛行,后來這個詞就在全世界流行開來。他在1962年出版的《星際航行概論》一書中,還具體提出了用一架裝有噴氣發(fā)動機(jī)的大飛機(jī),作為第一級運載工具,用一架裝有火箭發(fā)動機(jī)的飛機(jī),作為第二級運載工具的航天運載器概念。而關(guān)于噴氣發(fā)動機(jī),他提出要“以渦輪噴氣發(fā)動機(jī)起飛,當(dāng)高度超過10公里及飛行速度達(dá)到兩倍聲速以上時再把沖壓發(fā)動機(jī)開動,繼續(xù)爬高和加速,直到極限,然后第二級火箭脫離第一級起飛”。在上世紀(jì)80年代后,許多國家又詳細(xì)研究了錢學(xué)森先生提出的這個概念。

            高超聲速技術(shù)發(fā)展歷程

            上世紀(jì)50年代末,美國X-15用火箭發(fā)動機(jī)實現(xiàn)了首次高超聲速飛行。這樣,今天指的高超聲速技術(shù)已專指借助空氣中的氧而用吸氣式發(fā)動機(jī)進(jìn)行的高超聲速飛行。半個世紀(jì)以來,這項研究雖經(jīng)歷多次起伏,但由于這項技術(shù)在新世紀(jì)的重要戰(zhàn)略地位,許多國家至今仍繼續(xù)投入大量人力物力,堅持不懈地進(jìn)行研究。20世紀(jì)60年代,國際上廣泛開展了超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)(Scramjet)等一批關(guān)鍵技術(shù)的研究,但由于技術(shù)不成熟,在美國航天飛機(jī)設(shè)計時卻不得不仍然使用風(fēng)險小得多的火箭發(fā)動機(jī)。

            1986年美國的空天飛機(jī)(NASP)計劃上馬,被人們稱之謂“高超聲速技術(shù)的復(fù)蘇”。1995年這個耗資超過30億美元的計劃因種種原因而下馬時,國內(nèi)外不少同行驚呼吸氣式高超聲速飛行“路在何方?”。NASP計劃終止后,美國航空航天局(NASA)繼續(xù)執(zhí)行了一項較小的計劃,即高超聲速X飛行器(Hyper-X)計劃,其目的是擴(kuò)展將來可以軍用和民用的高超聲速飛行的技術(shù)基礎(chǔ)。它將研制一個3.66m長的無人高超聲速驗證機(jī)。驗證機(jī)采用升力體構(gòu)形,發(fā)動機(jī)采用氫燃料、雙模態(tài)(沖壓/超燃沖壓),工作范圍是M=4—10,機(jī)身和發(fā)動機(jī)采用一體化設(shè)計。這個驗證機(jī)將由B-52飛機(jī)投放的“飛馬”火箭的第一級來助推。2001年6月2日,這個計劃的第一次飛行試驗(X-43A),由于“飛馬”火箭出現(xiàn)故障而失敗。與此同時,美國空軍也開始了另一個計劃,即高超聲速技術(shù)(HyTech)計劃。它以可攻擊運動目標(biāo)的機(jī)載遠(yuǎn)程高超聲速導(dǎo)彈為任務(wù)目標(biāo),巡航M數(shù)為7—8,射程為1390km。計劃的核心是驗證可供導(dǎo)彈在M=4—8使用的超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)。這種發(fā)動機(jī)使用碳?xì)淙剂�,是一次性使用的�?/p>

            最近,美國國防部和NASA為了加速高超聲速技術(shù)的發(fā)展,正在推動一個國家“航空航天倡議”。除上述美國的計劃外,俄羅斯、法、德、日、印度和澳大利亞等國,都有相應(yīng)的發(fā)展計劃。

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