彭小波

（中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院組合動力飛行器技術(shù)研究中心，北京，100076）

特約稿件

組合動力飛行器技術(shù)發(fā)展

彭小波

（中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院組合動力飛行器技術(shù)研究中心，北京，100076）

組合循環(huán)動力技術(shù)是多種傳統(tǒng)動力技術(shù)的有機(jī)融合，可有效拓展飛行器的速域和空域包線，是先進(jìn)航天技術(shù)的重要發(fā)展方向。對組合循環(huán)動力技術(shù)發(fā)展歷程及現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，分析了組合循環(huán)動力技術(shù)在重復(fù)使用天地往返飛行器、高超聲速飛行器方向的應(yīng)用發(fā)展情況，研究并概括了其技術(shù)發(fā)展趨勢，提出了在組合動力飛行器技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展建議。

組合循環(huán)動力；組合動力飛行器；重復(fù)使用天地往返飛行器；高超聲速飛行器

0 引 言

隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，單一類型的動力形式在滿足天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)快速、廉價(jià)、自由往返空間和高超聲速飛行器多任務(wù)飛行等需求方面存在的差距越來越明顯[1,2]。組合循環(huán)動力（以下簡稱組合動力）技術(shù)可將兩種或以上的動力類型有機(jī)結(jié)合，各動力單元相互融合，功能相互補(bǔ)充，針對不同飛行階段，采取最高效的動力推進(jìn)方式，最大限度地發(fā)揮不同動力的優(yōu)點(diǎn)，從而大大拓展飛行器的高度-速度包線[3]。組合動力技術(shù)應(yīng)用于航天運(yùn)輸，可為天地往返系統(tǒng)提供低成本、高性能的動力系統(tǒng)方案；應(yīng)用于高超聲速飛行器，可顯著拓寬飛行包線、提高機(jī)動能力。

組合動力技術(shù)是液體火箭發(fā)動機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)等技術(shù)與沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。與單一類型的動力相比，組合動力可發(fā)揮不同類型動力技術(shù)在各自工作范圍內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢，具備工作范圍寬、平均比沖高、使用靈活便捷等技術(shù)特點(diǎn)。目前組合動力類型主要有：火箭基組合循環(huán)（Rocket Based Combined-Cycle，RBCC）動力、渦輪基組合循環(huán)（Turbine Based Combined-Cycle，TBCC）動力、預(yù)冷類組合動力等。

1 組合動力技術(shù)發(fā)展概況

1.1 火箭基組合循環(huán)

自20世紀(jì)五六十年代以來，美國、日本、法國和俄羅斯等航天大國都在積極開展火箭基組合循環(huán)（RBCC）的理論分析和試驗(yàn)研究，取得了大量研究成果。RBCC發(fā)動機(jī)的研究工作大體可以劃分為3個(gè)階段：

早期研究（1950～1970年）：20世紀(jì)五六十年代，美國已經(jīng)開始RBCC發(fā)動機(jī)探索研究，主要集中于引射和亞燃模態(tài)，發(fā)動機(jī)采用固定幾何軸對稱構(gòu)型，典型的發(fā)動機(jī)方案包括ERJ和SERJ兩種發(fā)動機(jī)方案[4]。

中期研究（1980～2000年）：該階段由NASA主導(dǎo)，國家空天飛機(jī)計(jì)劃（NASP）極大地帶動了吸氣式高超聲速推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展。NASP計(jì)劃后，美國在先進(jìn)空間運(yùn)輸技術(shù)計(jì)劃（ASTP）帶動下，RBCC發(fā)動機(jī)的研究進(jìn)入高潮，主要研究成果也集中于這一時(shí)期。主要包括航空噴氣公司的Strutjet[5,6]發(fā)動機(jī)方案，NASA格林研究中心（GRC）的GTX[7,8]方案，Rocketdyne公司的A5[9,10]方案，ISTAR[11]飛行試驗(yàn)項(xiàng)目，以及日本和歐洲的RBCC發(fā)動機(jī)方案，完成了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證，為技術(shù)快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

近期研究（2000年-）：美國在NASA、DARPA、空軍和國防部的主導(dǎo)下，主要在CCE和ISTP等計(jì)劃下開展了一些新型結(jié)構(gòu)發(fā)動機(jī)的研究工作，單項(xiàng)技術(shù)得到了深入驗(yàn)證，對RBCC在天地往返領(lǐng)域的應(yīng)用開展了多方案研究。目前，美國主要發(fā)展引射火箭推力增強(qiáng)技術(shù)、模態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)、塞式噴管技術(shù)及進(jìn)排氣系統(tǒng)動態(tài)工作技術(shù)，擬于2020年后進(jìn)行飛行試驗(yàn)。日本JAXA已完成亞聲速到超聲速的引射模態(tài)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，覆蓋引射模態(tài)、亞燃模態(tài)及超燃模態(tài)的自由射流試驗(yàn)，如圖1所示，計(jì)劃5年內(nèi)開展RBCC動力飛行驗(yàn)證試驗(yàn)。

圖1 日本RBCC試驗(yàn)情況

1.2 渦輪基組合循環(huán)

20世紀(jì)50年代，美國開展了空天飛機(jī)計(jì)劃（Aerospace Plane），其初始概念中，渦輪基組合循環(huán)（TBCC）就是其動力系統(tǒng)的備選方案之一。應(yīng)用于SR-71的J-58發(fā)動機(jī)是最早的TBCC發(fā)動機(jī)。后來，在ASTP計(jì)劃的帶動下，NASA還專門成立了RTA計(jì)劃，發(fā)展一種滿足低成本并且安全進(jìn)入太空所需的重復(fù)使用的低速段TBCC推進(jìn)系統(tǒng)，使飛行器能像飛機(jī)一樣起飛，從而大幅度降低發(fā)射費(fèi)用，提高安全性，并可利用現(xiàn)有的機(jī)場地面設(shè)施，引發(fā)太空飛行的革命性變化。RTA[12,13]計(jì)劃以格林研究中心牽頭（GRC），蘭利研究中心（LaRC）、馬歇爾航天飛行中心（MSFC）、空軍和海軍航空兵武器系統(tǒng)部（NAVAIR）參與其中。

GE公司制造了TBCC發(fā)動機(jī)的地面驗(yàn)證機(jī)RTA-1、RTA-2，并做了大量的地面試驗(yàn)。RTA計(jì)劃對串聯(lián)式TBCC開展了大量探索性研究，認(rèn)為串聯(lián)式TBCC發(fā)動機(jī)雖然具有輪廓尺寸小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但其受飛行馬赫數(shù)的限制較大，在高馬赫數(shù)飛行時(shí)難以保護(hù)渦輪發(fā)動機(jī)，且渦輪發(fā)動機(jī)在氣路中會造成較大的性能損失，進(jìn)而導(dǎo)致高馬赫數(shù)狀態(tài)性能欠佳。這可能是FaCET計(jì)劃和SR-72平臺都采用并聯(lián)式TBCC的主要原因。

FaCET計(jì)劃由DARPA和美國空軍聯(lián)合贊助，總承包商為洛·馬公司，發(fā)動機(jī)由普·惠火箭動力公司負(fù)責(zé)研制。該TBCC發(fā)動機(jī)由雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)和RTA計(jì)劃中研究的渦噴發(fā)動機(jī)組合而成。FaCET計(jì)劃把TBCC重要部件組合到一起，進(jìn)行了地面試驗(yàn)和自由射流試驗(yàn)。盡管自由射流試驗(yàn)中沒有真實(shí)的渦輪發(fā)動機(jī)，但模擬給出了渦輪流道，為真正開展渦輪發(fā)動機(jī)與沖壓發(fā)動機(jī)的一體化試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)，使TBCC部件集成技術(shù)得到了驗(yàn)證。FaCET項(xiàng)目設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果使美國空軍增強(qiáng)了對TBCC的發(fā)展信心[14]。

在洛·馬公司公布的SR-72最新方案中，Ma＝6高超聲速飛行器采用并聯(lián)式TBCC發(fā)動機(jī)。圖2為美國SR-72的TBCC動力系統(tǒng)方案。該項(xiàng)目的技術(shù)源自FALCON計(jì)劃的HTV-3X[15]項(xiàng)目，特別是動力裝置。SR-72計(jì)劃在2018年進(jìn)入驗(yàn)證機(jī)開發(fā)階段，并在2023年實(shí)現(xiàn)首飛。

圖2 美國SR-72的TBCC動力系統(tǒng)方案

DARPA近期在TBCC技術(shù)方面開展了先進(jìn)全速域發(fā)動機(jī)（AFRE）研究[16]，計(jì)劃研發(fā)一種能在馬赫數(shù)在0～5+范圍內(nèi)無縫連接工作的重復(fù)使用、碳?xì)淙剂先叽鏣BCC發(fā)動機(jī)，以支撐實(shí)現(xiàn)能夠在拒止環(huán)境下執(zhí)行情報(bào)監(jiān)視與偵察（ISR）任務(wù)的高超聲速飛機(jī)。

1.3 預(yù)冷類組合動力

國外在20世紀(jì)50年代提出了預(yù)冷循環(huán)發(fā)動機(jī)概念，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，其系統(tǒng)方案經(jīng)過反復(fù)的改進(jìn)和優(yōu)化，關(guān)鍵技術(shù)也得到了一定的驗(yàn)證，其發(fā)展歷程大致可以分為3個(gè)階段：

第1階段（20世紀(jì)50年代），主要是概念研究階段，提出了液化循環(huán)發(fā)動機(jī)（LACE）概念，開展了一些理論方面的分析工作，沒有實(shí)質(zhì)性的研究[17]。

第2階段（20世紀(jì)90年代），這一階段是預(yù)冷循環(huán)發(fā)動機(jī)發(fā)展的重要時(shí)期，參與研究的國家包括美國、日本、俄羅斯、英國等，提出了十余種預(yù)冷循環(huán)發(fā)動機(jī)方案，并開展了大量的試驗(yàn)驗(yàn)證工作，核心技術(shù)空氣預(yù)冷技術(shù)得到了深入驗(yàn)證，這一時(shí)期液化空氣循環(huán)發(fā)動機(jī)方案得到了重點(diǎn)研究，但由于空氣液化分離技術(shù)上的巨大挑戰(zhàn)[17]，后來逐漸集中于空氣深冷循環(huán)。

第3階段（21世紀(jì)初至現(xiàn)在），大多預(yù)冷循環(huán)發(fā)動機(jī)研究計(jì)劃停止，但是空氣預(yù)冷技術(shù)得到了持續(xù)發(fā)展，目前研究工作較為深入的國家主要是英國和日本，典型的是英國的佩刀（Synergetic Air-Breathing Rocket Engine，SABRE）發(fā)動機(jī)，如圖3所示。

圖3 英國SABRE發(fā)動機(jī)

2013年，英國反應(yīng)發(fā)動機(jī)公司（REL）成功完成了SABRE發(fā)動機(jī)核心部件預(yù)冷器的全尺寸演示驗(yàn)證試驗(yàn)[18]。英國政府宣布投資SABRE試驗(yàn)發(fā)動機(jī)項(xiàng)目6000萬英鎊。2015年，美國空軍實(shí)驗(yàn)室給出了SABRE發(fā)動機(jī)評估分析，認(rèn)為其具有較好的發(fā)展?jié)摿?，?jì)劃進(jìn)一步加深合作。英國宇航系統(tǒng)公司（BAE）投資反應(yīng)發(fā)動機(jī)公司及其SABRE試驗(yàn)發(fā)動機(jī)項(xiàng)目2000萬英鎊，開展技術(shù)合作，加速研發(fā)新型SABRE發(fā)動機(jī)。

2 總體應(yīng)用發(fā)展概況

組合動力可有效拓展傳統(tǒng)航空類飛行器的飛行速域和空域，使飛行器具備跨域飛行能力。在發(fā)展過程中，逐步形成了重復(fù)使用天地往返飛行器及高超聲速飛行器兩條應(yīng)用途徑。

2.1 重復(fù)使用天地往返飛行器方向

適應(yīng)進(jìn)入空天所經(jīng)歷的全速域、全空域飛行條件是組合動力技術(shù)概念提出的最主要原因。組合動力空天飛行器能夠從普通機(jī)場起飛和著陸，可實(shí)現(xiàn)低成本、常規(guī)化、靈活可靠的航天運(yùn)輸，具有軍事上和民用上的雙重意義。圖4為組合動力天地往返系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路線。

圖4 組合動力天地往返系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展路線

20世紀(jì)60年代，美國提出“重復(fù)使用航天運(yùn)輸系統(tǒng)研究（RLV）”計(jì)劃，重點(diǎn)開展了ERJ、SERJ兩型RBCC發(fā)動機(jī)研究，驗(yàn)證了引射和亞燃沖壓模態(tài)性能。70年代，由于大量經(jīng)費(fèi)用于航天飛機(jī)研制，RLV計(jì)劃終止，組合動力技術(shù)陷入低谷。

20世紀(jì)80年代，基于航天飛機(jī)的成功研制經(jīng)驗(yàn)，以及吸氣式動力的突破性進(jìn)展，各國掀起了組合動力天地往返系統(tǒng)的研究高潮。美國提出“國家空天飛機(jī)（NASP）”計(jì)劃及X-30單級入軌飛行器，對多種RBCC動力系統(tǒng)開展了大量研究[19]；英國提出“HOTOL”單級入軌空天飛機(jī)，以一種新型吸氣式火箭發(fā)動機(jī)作為動力系統(tǒng)[20]；德國提出“桑格爾”兩級入軌運(yùn)載器，其中一子級采用TBCC動力，二子級采用液體火箭發(fā)動機(jī)[21]。

20世紀(jì)90年代初，由于技術(shù)水平無法支撐完全重復(fù)使用天地往返系統(tǒng)的研制，各國組合動力天地往返系統(tǒng)研究計(jì)劃相繼終止，但其研究成果為后續(xù)的關(guān)鍵技術(shù)突破奠定了良好的基礎(chǔ)。NASP計(jì)劃后，美國主要聚焦于組合動力關(guān)鍵技術(shù)及制約組合動力應(yīng)用的超燃技術(shù)的研究，并在NASA、DARPA和空軍的支持下，相繼通過多項(xiàng)計(jì)劃對以RBCC為代表的組合動力技術(shù)開展研究。

英國在“HOTOL”計(jì)劃終止后，在其基礎(chǔ)上，成立英國噴氣發(fā)動機(jī)有限公司，開展了“SABRE”復(fù)合預(yù)冷發(fā)動機(jī)及“SKYLON”單級入軌運(yùn)載器研究。

2.2 高超聲速飛行器方向

航空技術(shù)的發(fā)展是一個(gè)追求速度的歷史。在20世紀(jì)50年代突破“聲障”后，高超聲速飛行成為了航空技術(shù)發(fā)展的追求目標(biāo)之一。圖5為組合動力高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展路線。

圖5 組合動力高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展路線

20世紀(jì)50年代末，由于渦輪噴氣發(fā)動機(jī)發(fā)展較為成熟，美國在最初考慮使用吸氣式發(fā)動機(jī)作為高超聲速飛行器動力時(shí)，以渦輪發(fā)動機(jī)為基礎(chǔ)的組合循環(huán)發(fā)動機(jī)是其重要的研究方向之一。

20世紀(jì)60年代初，為了在冷戰(zhàn)軍備競賽中掌握主動，美國提出了高空高速戰(zhàn)略偵察/轟炸機(jī)方案，其最大飛行速度達(dá)到了Ma=3.2，其偵察機(jī)型最終發(fā)展為SR-71高速偵察機(jī)。SR-71采用的J-58發(fā)動機(jī)為渦輪動力與亞燃沖壓動力的結(jié)合，實(shí)質(zhì)上是一種串聯(lián)TBCC動力。目前，SR-71仍保持著吸氣式動力有人駕駛飛行器的最大飛行速度記錄。

20世紀(jì)90年代末SR-71退役后，美國希望研制一型飛行速度更快的飛行器替代SR-71。進(jìn)入21世紀(jì)后，超燃沖壓動力取得初步突破，支撐了渦輪動力和雙模態(tài)沖壓（亞燃、超燃）動力相結(jié)合的并聯(lián)TBCC技術(shù)發(fā)展，該動力可有效拓寬串聯(lián)TBCC的工作馬赫數(shù)上限，提高最大飛行速度。

21世紀(jì)初，美國提出FALCON計(jì)劃，研制高速巡航飛行器（HCV）是其研究目標(biāo)之一，HTV-3X作為HCV的驗(yàn)證機(jī)而開展研究。HTV-3X采用并聯(lián)TBCC技術(shù)，最大速度可達(dá)Ma＞6。由于經(jīng)費(fèi)緊張等一系列原因，2009年，美國取消了對HTV-3X的經(jīng)費(fèi)支持。在HTV-3X的研究基礎(chǔ)上，2007年，洛·馬公司提出SR-72飛行器概念。該飛行器也采用并聯(lián)TBCC動力，可用作ISR甚至打擊任務(wù)。

除重復(fù)使用天地往返飛行器及高超聲速飛行器之外，在組合動力技術(shù)發(fā)展過程中，中間成果也逐步實(shí)現(xiàn)了向工程應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。

20世紀(jì)60年代，在高超聲速研究發(fā)動機(jī)（HRE）計(jì)劃的支持下，開展了全尺寸超燃沖壓發(fā)動機(jī)地面風(fēng)洞試驗(yàn)。同時(shí)，提出了SCRAM導(dǎo)彈計(jì)劃，對高超聲速導(dǎo)彈總體與超燃動力技術(shù)開展了一系列研究[22]。

20世紀(jì)90年代，基于NASP計(jì)劃對超燃動力研究的技術(shù)基礎(chǔ)和快速響應(yīng)、遠(yuǎn)程打擊的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭需求，美國提出“可承受快速響應(yīng)導(dǎo)彈演示（ARRMD）”計(jì)劃，該計(jì)劃包括空軍和海軍的兩種方案，其中空軍方案發(fā)展為后續(xù)的X-51A飛行器，海軍方案發(fā)展為后續(xù)的HyFly導(dǎo)彈[23]。

21世紀(jì)，美國提出“快速全球打擊（PGS）”體系，并加快了對高超聲速導(dǎo)彈的支持力度。X-51A的4次飛行試驗(yàn)對基于碳?xì)淙剂现鲃永鋮s雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)進(jìn)行了全面驗(yàn)證，但基于雙燃燒室沖壓發(fā)動機(jī)的HyFly導(dǎo)彈3次帶動力飛行試驗(yàn)均以失敗而告終。2014年，在X-51A及HyFly的技術(shù)基礎(chǔ)上，美國提出“高超聲速吸氣式武器概念（HAWC）”計(jì)劃，推進(jìn)吸氣式高超聲速飛行器的武器化。

3 技術(shù)發(fā)展趨勢分析

通過對組合動力飛行器技術(shù)研究歷程和發(fā)展情況的分析可以看出，組合動力飛行器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展趨勢有如下特點(diǎn)：

a）組合動力飛行器技術(shù)復(fù)雜程度高、難度大，涉及氣動/推進(jìn)一體化、高效熱防護(hù)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)與材料、超聲速燃燒、大范圍變工況火箭、高速渦輪等多項(xiàng)前沿技術(shù)。NASP計(jì)劃之后，美國更加注重關(guān)鍵技術(shù)的研究和突破，通過X-43A 3次飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了氣動/推進(jìn)一體化設(shè)計(jì)、氫燃料超聲速燃燒等關(guān)鍵技術(shù)；通過X-51A 4次飛行試驗(yàn)，驗(yàn)證了碳?xì)淙剂铣曀偃紵?、發(fā)動機(jī)主動熱防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，為組合動力技術(shù)的突破和應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

b）受應(yīng)用方向、傳統(tǒng)優(yōu)勢、技術(shù)積累等方面的影響，不同國家、不同研究機(jī)構(gòu)在組合動力技術(shù)方面形成了不同的技術(shù)發(fā)展路線。美國自20世紀(jì)60年代即開展了RBCC、TBCC等組合動力技術(shù)研究，同時(shí)，基于天地往返飛行器和高超聲速飛行器的應(yīng)用牽引，以及其火箭發(fā)動機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)的傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢，目前美國在組合動力技術(shù)方面的主要研究仍聚焦于RBCC、TBCC兩類組合動力技術(shù)方向，針對不同動力方案開展部件及系統(tǒng)集成研究；英國基于液化空氣循環(huán)發(fā)動機(jī)研究基礎(chǔ)，提出了HOTOL空天飛機(jī)方案，在吸氣式火箭發(fā)動機(jī)RB545的基礎(chǔ)上，提出了復(fù)合預(yù)冷組合循環(huán)發(fā)動機(jī)SABRE方案，并以此作為單級入軌運(yùn)載器的動力選擇。

c）在瞄準(zhǔn)天地往返應(yīng)用目標(biāo)開展技術(shù)研究的同時(shí)，根據(jù)不同應(yīng)用背景逐步開展中間成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用。美國提出吸氣式高超聲速技術(shù)發(fā)展路線，在明確天地往返應(yīng)用目標(biāo)的同時(shí)，擬根據(jù)動力及總體應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)不同階段的突破程度，逐步應(yīng)用于高超聲速飛行器等領(lǐng)域，支撐組合動力飛行器技術(shù)研究的持續(xù)開展和不斷深入。

d）在開展關(guān)鍵技術(shù)研究的同時(shí)，注重技術(shù)研究和試驗(yàn)方法的發(fā)展，強(qiáng)調(diào)通過飛行試驗(yàn)對關(guān)鍵技術(shù)突破情況的驗(yàn)證和考核。國外在開展吸氣式高超聲速技術(shù)研究過程中，注重基礎(chǔ)理論研究與地面試驗(yàn)相結(jié)合，先開展基礎(chǔ)理論分析，同步開展地面縮比試驗(yàn)，驗(yàn)證技術(shù)可行性，并通過地面試驗(yàn)技術(shù)發(fā)展支撐關(guān)鍵技術(shù)突破，最后通過系統(tǒng)集成飛行演示試驗(yàn)驗(yàn)證和考核關(guān)鍵技術(shù)突破情況，分步驟有序推動組合動力飛行器技術(shù)發(fā)展。

e）組合動力飛行器技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，部分技術(shù)已經(jīng)具備開展工程應(yīng)用的條件，例如超燃動力技術(shù)，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，特別是通過X-51A 4次飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，作為組合動力技術(shù)基礎(chǔ)的超燃動力技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)初步突破，具備轉(zhuǎn)化為高超聲速導(dǎo)彈武器的條件。目前，DARPA正在通過“高超聲速吸氣式武器概念（HAWC）”項(xiàng)目，繼承X-51A高超聲速飛行器的研究成果，推動高超聲速導(dǎo)彈武器的實(shí)戰(zhàn)化?？梢灶A(yù)見，隨著超燃動力這一制約組合動力發(fā)展的技術(shù)的突破，組合動力飛行器技術(shù)必然進(jìn)入更加快速發(fā)展的階段。

4 發(fā)展建議

國外在組合動力飛行器技術(shù)方面經(jīng)過60余年的研究，積累了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，獲得了豐富的研究成果，其研究方法及思路值得學(xué)習(xí)與借鑒?？偨Y(jié)國外組合動力飛行器技術(shù)的發(fā)展歷程，建議如下：

a）結(jié)合關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展，持續(xù)開展組合動力飛行器技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展規(guī)劃動態(tài)研究，建立國家頂層發(fā)展規(guī)劃，明確長期發(fā)展路線，指引技術(shù)不斷發(fā)展。

b）瞄準(zhǔn)未來天地往返應(yīng)用方向，加強(qiáng)典型組合動力技術(shù)形式探索研究，跟蹤技術(shù)前沿動態(tài)，分析各技術(shù)方案優(yōu)劣勢，深入開展關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用途徑分析。

c）強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)研究、地面試驗(yàn)與研究性飛行試驗(yàn)逐步推進(jìn)的方式開展關(guān)鍵技術(shù)研究，通過各階段研究的逐步遞進(jìn)，強(qiáng)化技術(shù)基礎(chǔ)，逐步提升技術(shù)成熟度，推動關(guān)鍵技術(shù)突破。

d）各優(yōu)勢單位應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)聯(lián)合研究力度，聚焦主要應(yīng)用目標(biāo)，聚力推動組合動力飛行器技術(shù)領(lǐng)域核心關(guān)鍵技術(shù)快速突破，為領(lǐng)域的快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié) 論

組合動力飛行器技術(shù)是支撐未來重復(fù)使用天地往返飛行器、高超聲速飛行器技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的核心技術(shù)，是未來先進(jìn)航天技術(shù)的重要發(fā)展方向。應(yīng)從國家層面給予重視，統(tǒng)一技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展規(guī)劃?，F(xiàn)階段應(yīng)著重致力于突破制約組合動力飛行器技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)瓶頸關(guān)鍵技術(shù)，通過地面研究、飛行試驗(yàn)等途徑，提升技術(shù)成熟度，明確應(yīng)用發(fā)展方向和技術(shù)途徑，為未來組合動力飛行器技術(shù)的工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

[1] Chiesa S, Grassi M, Russo G. A small-scale low-cost technology demonstrator of a reusable launch vehicle[R]. AIAA Paper 2005-3346, 2005.

[2] Hank J M, Franke M E. TSTO reusable launch vehicles using airbreathing propulsion[R]. AIAA Paper 2006-4962, 2006.

[3] 彭小波. 組合循環(huán)動力技術(shù)在天地往返領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 導(dǎo)彈與航天運(yùn)載, 2013(1): 324.

[4] Foster R W, Escher W J D, et al. Studies of an extensively axisymmetric Rocket Based Combined Cycle (RBCC) Engine Powered Single-Stage-to-Orbit (SSTO) Vehicle[R]. AIAA Paper 1989-2294, 1989.

[5] Siebenhaar A, Bulman M J, et al. The strutjet rocket based combined cycle engine[D]. GenCorp Aerojet, 2000.

[6] Sieberihaar A, Buhnan M. Development and testing of the aerojet strutjet combustor[R]. AIAA Paper 1999-4868, 1999.

[7] Yungster S. Analysis of a new rocket-based combined-cycle engine concept at low speed[R].AIAA Paper 1999-2393, 1999.

[8] Thomas S R, Palac D T, et al. Performance evaluation of the NASA GTX RBCC flowpath[C]. ISABE 2001-1070, 2001.

[9] Goldman R G, et al. Rocketdyne RBCC engine concept development[C]. Florence, Italy: ISABE-99-7179, 1999.

[10] Smart M K, Trexler C A, Goldman A L. A combined experimental/ computational investigation of a rocket based combined cycle inlet[R]. AIAA Paper 2001-0671, 2001.

[11] Quinn J E. Istar: project status and ground test engine design[R]. AIAA Paper 2003-5235, 2003.

[12] Bartolotta P, McNelis N. NASA’s advanced space transportation Program-RTA project summary[R]. NASA，2002.

[13] Shafer D G, McNelis N. Development of a ground based mach 4 + evolutionary turbine accelerator technology demonstrator (RTATD) for access to space[R]. ISABE 2003-1125, 2003.

[14] Mamplata C, Tang M. Technical approach to turbine based combined cycle: FaCET[R]. AIAA Paper 2009-5537, 2009.

[15] Tang M, Hamilton B A, Morris S. Falcon HTV-3X-A reusable hypersonic test bed[R]. AIAA Paper 2008-2544, 2008.

[16] DARPA. Advanced full range engine program[R]. DARPA-BAA-16-45, 2016.

[17] Heppenheimer T A. Facing the heat barrier:A history of hypersonics[R]. NASA SP-2007-4232, 2007.

[18] Davis P. Progress on SKYLON and SABRE[C]. IAC-15-D218, 2015.

[19] Voland R, Rock K. NASP Concept Demonstration Engine and Subscale Parametric Engine Tests[R].AIAA Paper 1995-6055,1995.

[20] Longstaff R, Bond A. The skylon project [R]. AIAA Paper 2001-2244, 2001.

[21] Schaber R. Hypersonic propulsion considerations for a flying testbed[R]. AIAA Paper 1991-2492, 1991.

[22] Segal C.The scramjet engine[M]. UK: Cambridge University Press, 2009.

[23] Mercier R. Hypersonic propulsion-transforming the future of flight[R]. AIAA Paper 2003-2732, 2003.

Development of Combined-cycle Aerospace Vehicle Technology

Peng Xiao-bo
(China Institute of Combined-cycle Aerospace Vehicle Technology, China Academy of Launch Vehicle Technology, Beijing, 100076)

Combined-cycle propulsion technology is the combination of traditional propulsion technologies, that can efficiently expand the flight envelope of both velocity and airspace, and it represents the important trend of advanced aerospace technology development. In this paper, the development history and the current status of combined-cycle propulsion technology are summarized, the applications in the fields of the reusable launch vehicle and the hypersonic vehicle are analyzed, and the investigation and generalization of the technology development have been launched. The suggestions for technology development are proposed.

Combined-cycle propulsion; Combined-cycle aerospace vehicle; Reusable launch vehicle; Hypersonic vehicle

V41

A

1004-7182(2016)05-0001-06

10.7654/j.issn.1004-7182.20160501

2016-09-06；

2016-09-09

彭小波（1972-），男，研究員，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)載火箭及重復(fù)使用運(yùn)載器設(shè)計(jì)