最近，美國空軍的X-51A“乘波者”試驗飛行器完成了4次試飛計劃中的最后一次，實現(xiàn)了以吸氣式超燃沖壓發(fā)動機為動力的5馬赫持續(xù)高超聲速飛行的目標。這標志著美國在高超聲速飛行器研發(fā)領(lǐng)域又向前邁了一步。

但人們更為關(guān)心的是未來美國的軍用高超聲速飛機能否在2小時內(nèi)飛抵全球任何地區(qū)，執(zhí)行實時偵察、遠程快速部署和精確打擊任務(wù)。

方案：從飛機到導(dǎo)彈

高超聲速技術(shù)是以吸氣式發(fā)動機或組合發(fā)動機為動力、在大氣層內(nèi)實現(xiàn)速度大于5馬赫的持續(xù)飛行的技術(shù)。由于其所帶來的軍事價值與經(jīng)濟價值巨大，美國、俄羅斯等國家一直在矢志不移地研究，并制定了許多高超聲速技術(shù)發(fā)展計劃。

特別是美國，從1985年起，一些研究機構(gòu)便根據(jù)國防部預(yù)研局（DARPA）的提議，開始實施“國家空天飛機計劃”（NASP）。該計劃的目的是開發(fā)一種可完全重復(fù)使用、單級、以超燃沖壓發(fā)動機推進、水平起降的空天飛機。其最重要的工作內(nèi)容是開發(fā)一種可提供高超聲速飛行狀態(tài)的超燃沖壓發(fā)動機E22A，并研制X-30驗證機。

然而，由于該計劃提出的目標過于龐大，耗資過于巨大，技術(shù)過于復(fù)雜，使其一開始就留下了陰影。1995年，耗資數(shù)百億美元、歷時10年之久的NASP計劃宣告停止。

后來，美國在總結(jié)NASP計劃正反兩方面經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對于發(fā)展和應(yīng)用高超聲速技術(shù)采取了更為穩(wěn)妥、循序漸進的策略，并制定了近期、中期和遠期目標：近期目標是發(fā)展高超聲速巡航導(dǎo)彈；中期目標是發(fā)展高超聲速飛機；遠期目標是發(fā)展跨大氣層飛行器和空天飛機。

1996年，國防部高級研究計劃局（DAPPA）制定了“快速反應(yīng)導(dǎo)彈演示”（ARRMD）計劃，目的是研制一種采用碳氫燃料的超燃沖壓發(fā)動機、速度6～8馬赫、最大射程800～1200公里的高超聲速導(dǎo)彈武器。在此計劃牽引下，空軍與海軍分別制定了HyTech和HWT計劃。

1998年8月，DAPPA選擇波音公司對空軍和海軍的方案進行論證，然后二者擇一。經(jīng)過論證，最后選擇了空軍HyTech計劃的乘波體氣動布局，在發(fā)動機方面，同樣選擇了HyTech計劃的成果普·惠公司研制的SJX61碳氫燃料超燃沖壓發(fā)動機（該發(fā)動機原計劃配裝X-43C，該項目于2003年取消）。

2005年9月，DARPA與空軍確定共同資助HyTech的后續(xù)工作，稱之為超燃沖壓發(fā)動機演示HySET?？哲妼⒃撚媱澚腥隭-Plane系列中，命名為X-51A SED飛行器，字母“A”代表X-51飛行器系列中的第1個飛行器的設(shè)計方案。

X-51A計劃的主要目的之一是對美國空軍的HyTech超燃沖壓發(fā)動機進行飛行試驗，這種發(fā)動機使用吸熱型碳氫燃料，能將飛行器的速度從4.5馬赫提升到6.5馬赫。此外，還有以下目的：一是獲取超燃沖壓發(fā)動機的地面及飛行試驗數(shù)據(jù)，以加深對物理現(xiàn)象的理解并開發(fā)可用于超燃沖壓發(fā)動機設(shè)計的計算工具；二是驗證吸熱式燃料超燃沖壓發(fā)動機在實際飛行狀態(tài)下的生存能力；三是通過自由飛行試驗來驗證超燃沖壓發(fā)動機能否產(chǎn)生足夠的推力。

就這樣，經(jīng)過多年的探索，美國確定了以超燃沖壓發(fā)動機為技術(shù)突破點的技術(shù)路線；在平臺方面，沒有像以往那樣一上來就花巨資開發(fā)技術(shù)難度更大的高超聲速飛機，而是采用了成本可承受、風(fēng)險較低、易于形成裝備的巡航導(dǎo)彈方案。這是一個痛苦的選擇，也是一個明智的選擇。

試驗：一波四折終獲成功

按計劃，X-51A一共進行了四次飛行試驗。

2010年5月26日，X-51A在美國南加州太平洋海岸附近完成了首次飛行試驗，使用了由普惠洛克達因公司制造的吸氣式超燃沖壓發(fā)動機。這是一種全新的發(fā)動機技術(shù)，可與二戰(zhàn)后由螺旋槳推進向噴氣推進的飛躍相提并論。試驗中，該發(fā)動機創(chuàng)紀錄地工作了140秒，并且把飛行器加速到了5倍音速。

2011年6月13日，X-51A進行了第二次飛行試驗。當天，B-52戰(zhàn)略轟炸機攜帶X-51A飛行器飛至發(fā)射點后，火箭推進器成功地將X-51A推進至5倍音速。以乙烯為初始燃料的超燃沖壓發(fā)動機成功點火，但在隨后轉(zhuǎn)而使用JP-7常規(guī)燃料時，進氣道未能啟動。之后，工作人員重啟、恢復(fù)最佳條件的努力失敗，導(dǎo)致第二次飛行過早終止。

2012年8月14日，X-51A在加州的美國海軍空戰(zhàn)中心海上靶場進行了第三次飛行試驗。飛行器成功從B-52上分離，但飛行16秒后出現(xiàn)了錯誤，此時X-51A還沒有與助推火箭分離。15秒后，X-51A從助推火箭上分離下來時，控制翼出現(xiàn)故障，飛行器失去控制，墜入大海。

最近的一次是2013年5月1日。此次試驗中，X-51A持續(xù)飛行了300秒，隨后在500秒左右開始無動力滑行下降，最后墜落在加州西部太平洋試驗場的海域中。如果相關(guān)數(shù)據(jù)被確認，將意味著持續(xù)吸氣式高超聲速飛行創(chuàng)造了新紀錄。

本次試驗采用的是波音公司制造的四架飛行器中的最后一架，動力采用了普惠洛克達因的SJX61雙模態(tài)亞燃/超燃沖壓發(fā)動機。發(fā)動機根據(jù)前三次飛行試驗的經(jīng)驗和教訓(xùn)進行了改進：在發(fā)動機流道截面采用了更好的密封，防止重蹈首次飛行時燃氣侵入飛行器內(nèi)部而導(dǎo)致飛行過早結(jié)束的覆轍；針對第二次試飛進氣道未啟動的故障進行了軟硬件改進；針對第三次試飛時飛行器控制翼面故障進行了改進。

目標：高超聲速飛機

雖然當前美國研究高超聲速技術(shù)的目標在于發(fā)展導(dǎo)彈武器，但就未來看，超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)應(yīng)用到高超聲速飛機的價值更大。

一來，軍用高超聲速飛機可在2小時內(nèi)飛抵全球任何地區(qū)，可執(zhí)行實時偵察、遠程快速部署和精確打擊任務(wù)。其突防能力強、被攔截概率小，若再配掛高超聲速防區(qū)外攻擊武器，將大大提高作戰(zhàn)效能。

二來，如果高超聲速技術(shù)在洲際飛機上得到應(yīng)用，以5～6馬赫的速度飛行，航程達到數(shù)萬公里，那么它在民用方面將擁有很大的潛在市場。

事實上，美國一直沒有放棄對高超聲速飛機的追逐。1996年NASP計劃終止后，美國國家航空航天局（NASA）依然在繼續(xù)實施著高超聲速-X（Hyper-X）計劃，研究內(nèi)容主要是X-43系列飛行演示器的機體結(jié)構(gòu)、材料以及熱防護系統(tǒng)，其目的是將高超聲速吸氣式推進系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)從實驗室推廣至飛行環(huán)境中，等等。

截至目前，X-43A已經(jīng)進行了數(shù)次試飛，并達到了最快近10倍音速的飛行速度。

NASA本打算推動X-43A的后續(xù)型X-43C的發(fā)展，后者采用了許多在Hyper-X計劃中已經(jīng)驗證的系統(tǒng)，包括助推器、級分離、飛行管理和數(shù)據(jù)系統(tǒng)等。但2003年，NASA與DARPA協(xié)調(diào)后取消了X-43C項目，隨后，由DARPA和美國空軍聯(lián)合實施的FALCON（武力運用與本土發(fā)射）計劃出爐。

該計劃的目標是研制可重復(fù)使用、能進行快速打擊的高超聲速武器系統(tǒng)，主要包括三個內(nèi)容：

一是通用航空器（CAV）無動力、機動式、高超聲速滑翔的飛行器，能將約454公斤的彈藥投放于5560公里之外的目標。

二是可將載荷發(fā)射至軌道或發(fā)射高超聲速武器載荷的小型發(fā)射飛行器（SLV）低成本的、常規(guī)的、帶助推器的火箭，用來發(fā)射CAV。該小型發(fā)射飛行器的成本約為500萬美元，能將約454公斤的有效載荷投放到低地球軌道上。

三是可攜帶載荷的高超聲速巡航飛行器（HCV）一種無人駕駛飛機，能夠從常規(guī)跑道起飛，可重復(fù)使用，可攜帶5400公斤載荷在兩個小時之內(nèi)對16650公里外的目標實施打擊。由于難度巨大，HCV預(yù)計不會在2025年前裝備。

由FALCON計劃可以推測知，美軍的真正目標是擁有類似HCV這樣的水平起降、可重復(fù)使用、能發(fā)射武器的高超聲速飛機，并伺機向技術(shù)難度更大的空天飛機往返系統(tǒng)進軍。