其中4-6馬赫叫做亞燃沖壓發(fā)動機(jī),6馬赫以上叫超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù),要實現(xiàn)這一關(guān)鍵技術(shù)其中最重要的問題包括進(jìn)氣道技術(shù),燃燒室技術(shù)和材料技術(shù)。
進(jìn)氣道技術(shù)要解決的主要問題是要求高超聲速進(jìn)氣道能夠讓發(fā)動機(jī)可以持續(xù)穩(wěn)定的進(jìn)氣出氣,且維持穩(wěn)定的壓力,否則發(fā)動機(jī)就會變得不可控制甚至突然熄火。
此外因為空氣流動時在和發(fā)動機(jī)交界處流速恒定為0,這就會產(chǎn)生一個阻力,這個交界層叫做附面層,高超音速時,這一阻力效應(yīng)非常大,要解決這些問題都需要對進(jìn)氣道進(jìn)行精密設(shè)計,研究其三維壓縮效應(yīng),附面層效應(yīng)等。

上圖為超燃沖壓發(fā)動機(jī)推動的高超音速飛行器飛行時的溫度分布圖,可以看到其承受了極高的溫度,有些表面甚至超過1000度,這給飛機(jī)材料帶來了極大的考驗。
燃燒室主要是燃料和氣流混合的場所,要解決的關(guān)鍵問題是在有限的空間(米級)、時間(毫秒級)內(nèi)和在高速氣流(通常是超聲速氣流)中,實現(xiàn)燃料的噴射、霧化、蒸發(fā)、摻混、點火、穩(wěn)定燃燒,將化學(xué)能最大限度地轉(zhuǎn)化為熱能,有高的熱效率和較小的壓力損失,但因為發(fā)動機(jī)總要逐漸增速。
而在不同的速度下,氣流在燃燒室內(nèi)的速度不同,對于點火等技術(shù)的要求也不同,而簡單的串聯(lián)不同的發(fā)動機(jī)不但增大重量而且并不真的有用,因此在一個發(fā)動機(jī)內(nèi)同時實現(xiàn)多種模式燃燒就顯得非常關(guān)鍵。

上圖為美國NASA研制的高超音速飛行器X-43A,最高速度達(dá)9.7馬赫,但因為無法解決燃料持久問題,因此試飛了三次均只持續(xù)了10秒以下就耗盡燃料,最終被NASA放棄。
一般有兩種方法,一是通過精密的計算機(jī)調(diào)整燃燒位置、燃燒強度(燃燒控制),另一種則是調(diào)整燃燒室?guī)缀蚊娣e,這兩種方式都非常難,需要大量的計算和實驗。
燃料技術(shù)要解決的問題原理很簡單,在高超音速氣流中點燃燃料且讓其穩(wěn)定燃燒一會兒,這就好比人在12級大風(fēng)里點燃一根火柴還要讓其穩(wěn)定燃燒一樣難,自然普遍航空煤油無法擔(dān)任這一重任。