為了取得較好的試驗(yàn)效果、降低研制難度并增大推力,美蘇最早研制的超燃沖壓發(fā)動機(jī)都使用比沖大、燃燒性能好的液氫燃料,理論上可達(dá)到的最大飛行速度為25馬赫。但一旦涉及實(shí)用,尤其是將超燃沖壓發(fā)動機(jī)用于各類軍用飛行器時(shí),需要低溫貯存、補(bǔ)充困難且成本較高的液氫就顯得不太使用,因此美國后來又開始研制使用碳?xì)淙剂系某紱_壓發(fā)動機(jī)——所謂碳?xì)淙剂希褪翘砑恿烁鞣N添加劑的航空煤油。這種發(fā)動機(jī)的推力性能較差,理論上最大速度只能達(dá)到8馬赫,但勝在實(shí)用。
這一領(lǐng)域最早的突破者是蘇聯(lián)/俄羅斯,其在90年代和21世紀(jì)初研制過多款使用液氫的超燃沖壓發(fā)動機(jī)試驗(yàn)飛行器并進(jìn)行過次數(shù)有限的飛行試驗(yàn),并且有一款實(shí)用碳?xì)淙剂系腉LL-AP-02高超聲速飛行器——后者在2013年莫斯科航展上出現(xiàn)過,但沒有消息指出其進(jìn)行過飛行試驗(yàn)。美國則是目前在這一領(lǐng)域的領(lǐng)先者。在介紹王振國的研究項(xiàng)目時(shí),另一個被提及的外國型號便是美國的X-51A高超音速飛行器。作為世界上第一種以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力的高超聲速飛行器,它的性能對于判斷中國相關(guān)型號有著標(biāo)桿作用。X-51A先后進(jìn)行過四次試驗(yàn),2010年5月26日,X-51A首次飛行試驗(yàn)取得成功,速度達(dá)到4.88馬赫,超燃沖壓發(fā)動機(jī)工作時(shí)間140秒。但接下來2011年6月和2012年8月的兩次飛行測試都失敗了。2013年5月1日,X-51A第四次飛行試驗(yàn)取得成功,最大速度達(dá)到5.1馬赫,飛行高度18.3 km,超燃沖壓發(fā)動機(jī)工作時(shí)間達(dá)到210秒,飛行距離426 km,創(chuàng)造了高超聲速飛行器的飛行距離紀(jì)錄。由于其最大飛行速度剛剛突破了高超音速5馬赫的門檻,因此有理由相信,同樣具備高超音速飛行能力的國產(chǎn)超燃沖壓發(fā)動機(jī)飛行器的速度至少和X-51A相當(dāng),并且很有可能超過前者。

網(wǎng)友繪制的中國高超音速飛行器想象圖
我國最早的超聲速燃燒研究可以追溯到1987-1992年863計(jì)劃“天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)”論證中對空天飛機(jī)的研究,上世紀(jì)90年代,在921工程和863計(jì)劃的推動下,國內(nèi)多家單位開始了超燃沖壓發(fā)動機(jī)預(yù)研,在超聲速燃料點(diǎn)火、穩(wěn)定燃燒、高超聲速進(jìn)氣道設(shè)計(jì)、高超飛行器氣動、材料、發(fā)動機(jī)/飛行器一體化總體設(shè)計(jì)等方面都取得了進(jìn)展。還建成了一批相關(guān)地面設(shè)備。根據(jù)公開報(bào)道,2011年6月,至少有一種超燃沖壓發(fā)動機(jī)演示驗(yàn)證飛行器實(shí)現(xiàn)了首飛。值得注意的是,我國公開的超燃沖壓發(fā)動機(jī)中,有好幾款都是以碳?xì)淙剂霞春娇彰河妥鳛閯恿碓,這表明我國研制這一系列先進(jìn)技術(shù)的目的直接指向?qū)嵱没叱曀亠w行器。
值得注意的是,X-51A的研制方是美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)與國防高級研究計(jì)劃局(DARPA),其中的后者投資的都是一些極具技術(shù)前瞻性的高精尖“黑科技”,其技術(shù)水平往往在全世界都無人出其右。在中國今天總體科技研究水平尚未全面趕超美國的前提下,在高超聲速領(lǐng)域能夠緊隨美國腳步,這無疑是我國相關(guān)科研人員的光榮。在中國高超聲速試驗(yàn)的刺激下,比中國早幾年取得相關(guān)領(lǐng)域試驗(yàn)成功的美國已經(jīng)開始正視中國的追趕,因此可能在近期內(nèi)擴(kuò)大相關(guān)投資,重新開展X-51A的試飛并加快AHW高超聲速導(dǎo)彈的試驗(yàn)和部署進(jìn)度,試圖保持領(lǐng)先地位。

網(wǎng)友繪制的中國高超音速飛行器想象圖
超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)有著極為重要的意義。目前我國已經(jīng)完全掌握了(非超燃)沖壓發(fā)動機(jī)的相關(guān)技術(shù),比起此前的亞音速反艦導(dǎo)彈,采用(非超燃)沖壓發(fā)動機(jī)的鷹擊-91和鷹擊-12系列反艦導(dǎo)彈已經(jīng)將對手的預(yù)警和反應(yīng)時(shí)間縮短了2/3。如果超燃沖壓發(fā)動機(jī)實(shí)用化問題得以解決,即使不考慮在這基礎(chǔ)上開發(fā)的各種偵察甚至載人飛行器,單純將其用于反艦導(dǎo)彈,將導(dǎo)彈速度提升到6馬赫左右
2014年以來,有關(guān)中國航空航天工業(yè)的新聞中能夠發(fā)現(xiàn)不少與“高超聲速”有關(guān)的產(chǎn)品和項(xiàng)目:首先是美國人最關(guān)心的從山西省五寨導(dǎo)彈試驗(yàn)基地發(fā)射的“wu-14”系列高超聲速飛行器,從目前的情況看,這是一種使用長征-2號丙運(yùn)載火箭發(fā)射升空,并在接近太空的高度進(jìn)行滑翔的飛行器;第二種是近日已經(jīng)交付閻良試飛試驗(yàn)基地并進(jìn)行過飛行試驗(yàn)的某新型高超聲速驗(yàn)證機(jī),根據(jù)衛(wèi)星照片和相關(guān)報(bào)道,應(yīng)是由載機(jī)投放,使用火箭沖壓串聯(lián)組合發(fā)動機(jī)加速的高超聲速飛行器;第三種是中航工業(yè)慶安公司發(fā)動機(jī)組剛剛完成方案設(shè)計(jì)工作的某“串聯(lián)式渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)”及其配套的高空高速飛機(jī),盡管該機(jī)的性能參數(shù)尚不清楚,但根據(jù)相關(guān)消息,該機(jī)飛行速度可能達(dá)到高超聲速的下限(4-5馬赫);第四種是這次“馮如航空科技精英獎”中國防科技大學(xué)王振國教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制的國家重大專項(xiàng)的××高超聲速飛行器,以超燃沖壓發(fā)動機(jī)為動力,已經(jīng)完成了飛行試驗(yàn)。(目前尚無法確證王振國教授團(tuán)隊(duì)的獲獎項(xiàng)目與在閻良基地試飛的飛行器是否就是同一項(xiàng)目)