进入21世纪以来,世界各大国对超高速飞行器的研究表现出了浓厚的兴趣,以美国、俄罗斯、德国、澳大利亚、英国等为代表的一些国家进入了高超声速飞行器和空天飞行器研制的新阶段。

科学家对高超音速的定义,是速度超过5马赫,也就是超过音速的5倍。弹道导弹和航天器等在飞出、飞入大气层的过程中,可以轻易超过这一速度乃至达到几十倍音速,但如何在大气层内实现高超音速飞行仍是前沿技术。高超音速飞行器主要包括3类:高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及航天飞机。

未来武器—高超音速巡航导弹
近些年,美国对高超声速飞行器的研究做出了大量的工作,对高超音速飞行器进行了大量的试飞,对研究成果做出了大量的验证,收货颇丰。俄罗斯在20世纪90年代前后进行了一系列试飞后,随着国力的衰退而罕有进展。直至近年来国力复苏,开始与印度合作进行高超声速武器的研发。德国、澳大利亚、英国等国家也相继完成了飞行与地面试验。此外,巴西、印度等国也纷纷提出了高超声速飞行器方案。中国对高超声速飞行器的研究起步较晚,但是随着我国科研能力的增强和对此方面的重视程度加大,我国在高超声速研究方面也取得了不错的进展。

高超声速风洞
美国发展现状

从上图中可以看出,强悍的美帝不但自己在2010年至2013年间,试飞了X-51A、HTV-2、HTV等型号高超声速飞行器7次试飞,还与澳大利亚展开了合作。美国在高超飞速飞行器方面的研究可谓是遥遥领先。
下面主要介绍下,近年来美国搞得比较出名的两款高超声速飞行器:
X-43:

美国X-43高超声速飞机试飞模拟图
X-43系列高超音速飞机是美国航空航天总署秘密研制的无人驾驶飞机,看上去很像一块漂亮的冲浪板。1996年开始研制。2004年第二次试飞成功,并突破7倍音速。

美国航天局在加利福尼亚当地时间11月16日,成功地进行了无人驾驶的高超音速试验飞机X-43A飞行试验。X-43A试验飞机飞上了太平洋上空,飞行速度为每小时1万多公里,此时飞行马赫数为9.6,即飞行速度为音速的9.6倍,从而打破了一架同样型号的X-43A试验飞机创造的马赫数为7的纪录,再次创造了飞机飞行最高飞行速度纪录。
X-51:

美国X-51高超声速飞行器飞行图
X-51A为超燃冲压发动机验证机——乘波飞行器。它由波音公司与普拉特·惠特尼公司共同开发,由一台JP-7碳氢燃料超燃冲压发动机推动,设计飞行马赫数在6~6.5之间。这个计划的终极目标就是要发展一种比美国原武器库中任何一种导弹的速度都要快5倍以上,可以在1小时内攻击地球任意位置目标的新武器。

同样高超声速飞行器不是每个国家都玩得起的,花费可谓是相当的多,基本已经成了吞金的猛兽。X-51作为美国试飞失败多次的飞机,同样也是花费颇多,由于美军一直有一个信念,那就是一小时打遍全球。在这种信念的支持下,相信美国还是会一直不停地研制下去的。
俄罗斯发展现状
俄罗斯在20世纪90年代曾进行过大量高超声速飞行器研究和试验工作,其进度一度领先于美国,如Kholod项目的试飞时间比美国X-43A早了近10年。然而,随着俄罗斯国力的衰落,当时的高超声速技术研究并未最终转化成武器装备投入使用。

近年来,随着俄罗斯国力的复苏和美国频繁的高超声速试验,俄政府担心美国的高超声速飞行器有可能在 2015—2018 年前后形成初始作战能力并对俄斯构成威胁。因此俄罗斯也是在高超声速飞行器方面做了很多的研究,不过主要是集中在导弹方面。在2012年俄罗斯完成了高超声速导弹与载机挂架的分离试验,此次试验并非真正意义上的发射试验,而是弹机分离试验。2013 年 俄罗斯计划对高超声速导弹进行更大规模的试验,逐步提高高超声速导弹发动机的试飞速度。
欧洲发展现状
欧洲近年来在高超声速技术领域的研究与发展更多偏向于宇宙探索、航空运输两大领域和相关基础技术,而不像美国一般重点关注武器技术发展。

欧洲长期以来在单/双级入轨领域的研究还是很有成效的,二十一世纪之后,欧洲主要有SKYLON、Space plane 以及 FAST 20XX 等入轨飞行器项目。其中,SKYLON 项目由于 2012 年获得了突破性进展而较为著名———其轻质预冷却交换器在 2012 年底的验证工作中取得了成功。此外,欧洲还尝试开展 Space plane 项目,旨在为科学研究及民用太空旅行提供平台。
欧洲高超声速飞行器研究的另一标志性特点是更多关注大型飞行器。目前,己经有多个项目开始进行大型货运及载人飞行器的研究工作。LAPCAT飞行器设计用来搭乘300名乘客,ZEHST可以搭载60名乘客,飞行器的质量、尺寸等远超美国当前高超声速飞行器水平。
所以人家欧洲研究高超声速飞行器,主要是为了造福于人民,为人类进入太空的事业做奉献,而不像美帝他们想着用来打仗。单从情怀道德上来讲,欧洲领先其他国家很多很多。
其他国家发展现状
印度HSTDV项目

该项目靠阿三自己是肯定完成不了的,印度通过跟以色列和俄罗斯合作,旨在对自主模式下超燃冲压发动机推进的飞行器性能进行演示验证。同时也将对高马赫数飞行时的气动性能、气动热、材料和热防护技术进行验证。利用一台固体火箭助推器使其达到超燃冲压发动机的接力速度,然后在超燃冲压发动机推进下自主飞行20s。最终目的是在 32.5 km 高空实现马赫数 6.5 的飞行。
中国发展现状

我国在导弹方面发展的一直不错,小编在此也也不多提了。在高超声速飞机方面,2016年由中国航天科技集团公司十一院1所设计的高超声速颤振试验完成了首次吹风试验。这是我国首次开展的高超声速风洞颤振试验,填补了国内相关技术的空白,结束了国外对此类试验技术长达60多年的垄断。此次试验对于我国新型高超声速飞行器设计研究、特种试验技术发展具有重要意义。而且十三五规划对高超速飞行器也是做出了相应的发展规划。我国虽起步较晚,但相信在广大科研人员的努力下,终会有所突破。
更多关于材料方面、材料腐蚀控制、材料科普等方面的国内外最新动态,我们网站会不断更新。希望大家一直关注国家材料腐蚀与防护科学数据中心http://www.ecorr.org