多年來，工程師們一直致力于設(shè)計一種具有超音速，即大于5馬赫或5倍于音速的飛機。這種由吸氣式噴氣發(fā)動機推動的高性能超音速飛機甚至可以到達地球軌道——這是40年前對于該可能性的第一次大膽設(shè)想。

最近，隨著科學(xué)技術(shù)的成熟以及對地空發(fā)射要求的提高，科學(xué)家已經(jīng)開始認真考慮通過該設(shè)備前往太空的可能性。

較之火箭來說，吸氣式發(fā)動機有諸多優(yōu)勢。因為吸氣式發(fā)動機消耗的是來自大氣層的氧氣，因而對推進劑——燃料的需要也就更少；同時又不需要氧化劑，因此發(fā)射更輕便、廉價。若要產(chǎn)生同樣的推動力，吸氣式發(fā)動機需要的推進劑僅為普通火箭的1／7。

此外，因為吸氣式發(fā)動機依靠空氣動力而不是火箭推動力，因而具有更大的機動性，安全性也相對較高：飛行可以隨時取消，飛行器通過滑翔返回地面。任務(wù)執(zhí)行起來也更具靈活性。但是，較之相對成熟的火箭技術(shù)來說，使用吸氣式發(fā)動機運載飛行器的技術(shù)還不很成熟，因為火箭技術(shù)得到了持續(xù)改進和調(diào)整，相對完善。

當然，吸氣式發(fā)動機(通過壓縮空氣、燃燒混合燃料而產(chǎn)生推動力)并不是什么新鮮事。但是，諸如那些為適應(yīng)商業(yè)以及戰(zhàn)斗需要而設(shè)計的渦輪式發(fā)動機僅限制在3馬赫-4馬赫，因為超過這個速度的話壓縮空氣的渦輪以及齒片就會因為溫度過高而受損。

所幸的是，如果發(fā)動機的設(shè)計是為了壓縮空氣，那么超音速轉(zhuǎn)動的渦輪是不需要的。因為這種發(fā)動機的通氣道是經(jīng)過特殊設(shè)計的，當飛行器高速穿過大氣層時，發(fā)動機通氣道可以減緩空氣流速并壓縮空氣。在地對空、空對地導(dǎo)彈發(fā)射中，噴射式推進引擎也已與火箭合二為一。但是沖壓發(fā)動機的局限性在于它的速度只有大約6馬赫，如果超過該速度，燃燒室的溫度過高就會使得燃燒產(chǎn)物(水)分解。為了獲得更高的速度，超音速燃燒沖壓發(fā)動機減少了通氣口處的壓縮氣流，使得減速顯得不太明顯。因為氣流使超音速得以保持，同時溫度也不會像噴射式推進發(fā)動機那樣驟然上升。

燃料被推進超音速運行的氣流中，在那里混合，并在毫秒之內(nèi)燃燒完。超音速燃燒沖壓發(fā)動機的速度上限尚無定論，但是理論上來說它的速度在軌道速度(20馬赫～25馬赫)之上。但是在如此高速之下，超音速燃燒沖壓發(fā)動機之于火箭的優(yōu)勢變得不那么明顯了，甚至是毫無意義了，因為在這種超高速下發(fā)動機結(jié)構(gòu)會因重壓而產(chǎn)生嚴重損害。

超音速吸氣式發(fā)動機有多種原料來源，包括氫和烴。液態(tài)氫能在發(fā)動機與飛行器因溫度太高而損壞之前降低它們的溫度，曾被用作美國航天飛機的燃料。

烴的利用率卻并不如液態(tài)氫有效，因為它產(chǎn)生的推動力速度不到8馬赫。對于一個超音速燃燒沖壓發(fā)動機推動的飛機來說，發(fā)動機與飛行器已無多大區(qū)別，因為它的設(shè)計必須考慮到能容納大量的空氣。迎面而來的氣流主要由飛機底部分散，這增加了通氣口轉(zhuǎn)移空氣的壓力。一般來說，這種變化大到足以產(chǎn)生一個不穩(wěn)定的壓力——沖擊波，這種沖擊波來源于飛機的前半部分，然后在大氣層中傳播。飛機底部與沖擊波之間產(chǎn)生的壓縮空氣被導(dǎo)入發(fā)動機，當氣流速度變慢、燃料燃燒的時候，空氣的溫度越來越高。飛機底部產(chǎn)生的高壓也可以對飛機產(chǎn)生向上的托力。

為了擴大超音速燃燒沖壓發(fā)動機的應(yīng)用范圍，設(shè)計師將飛行器設(shè)計成超音速或者噴射式。可以通過增加一個幾何狀的、可移動的燃燒室或者通過改變不同方位的噴射器之間的燃料流動來實現(xiàn)這種雙模式操作。因為無論哪種模式都無法在二三馬赫的條件下有效運作，這時就需要第三種類型的推進方式來助飛，即渦輪式發(fā)動機或者火箭。

所謂的“渦噴／火箭組合循環(huán)發(fā)動機”可以被應(yīng)用于空間飛行器上，通過沖壓產(chǎn)生推動力。噴射式?jīng)_壓發(fā)動機運行后由超音速燃燒沖壓發(fā)動機提供10馬赫～12馬赫的反推力，之后再次利用火箭以補充超音速推動力。在18馬赫以上。火箭將飛行器推入軌道。

NASA目前正在測試各種形式的吸氣式發(fā)動機，需要大量工作來確認超音速沖壓的可行性。先進的流體力學(xué)計算與工程設(shè)計方法使人們有可能制造一臺內(nèi)置有超音速燃燒沖壓發(fā)動機的飛行器。此外，還有很多挑戰(zhàn)有待克服，其中包括：開發(fā)輕質(zhì)、耐高溫材料，確保燃料的高效混合與燃燒以及盡量減少不必要的熱量累積。

20世紀70年代。NASA的蘭利研究中心利用超音速飛行器模型與風(fēng)洞向人們展示了超高沖壓的基本技術(shù)。發(fā)動機原型的一些地面實驗已經(jīng)在美國、英國、法國、德國、俄羅斯、日本以及澳大利亞進行。

此外，相關(guān)的一些工作也正在中國、意大利、印度等國展開?，F(xiàn)在，科學(xué)家經(jīng)常進行超音速燃燒沖壓發(fā)動機的地面試驗，其模擬速度為15馬赫。俄羅斯已經(jīng)在飛行試驗中展示了速度為6.4馬赫的雙模式超音速吸氣式發(fā)動機。通過在蘭利研究中心進行的超音速研究計劃，NASA目前正在制造長3.6米的X-43A型超音速飛機，在接下來的三年中，該型飛機將展示7馬赫～10馬赫的超音速飛行。如果一切順利，這一系列的工作將為這種發(fā)動機的應(yīng)用鋪平道路，很可能被用于執(zhí)行太空任務(wù)的各種飛行器上。

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用“眾星捧月”來形容當前世界上的航天熱潮似乎十分恰當。中國的“嫦娥”、日本的“飛天”、“月亮女神”、歐洲的“智慧一號”、美國的“月球勘撂者”……它們都帶著各自國家的科技水平和對未來的憧憬飛向月球。然而“讀書越多的人覺著差距越大”，人類目前恰處于這種狀態(tài)。有人提出，雖然最近50年航天成果斐然，但總體看，目前人類還處于太空探索的“幼年期”，實用技術(shù)停留在地球衛(wèi)星層面，解決的是通信、拍照等人類內(nèi)部的問題。雖然通過美國的哈勃太空望遠鏡，人類目前最遠能看到140億光年的天體，人類探測器已游歷了太陽系的八大行星，而人類的足跡也踏上了月球。但是，人類至今沒有從外太空拿回一度電、一噸礦石、一滴水。人類仍無抗擊小行星撞擊的可靠技術(shù)。面對茫茫宇宙，人類仍像一個年劫的孩子。