孟祥飛，林曉宇

1.空軍指揮學(xué)院

2.國家空域管理中心

眾多初創(chuàng)企業(yè)正在致力于高超聲速運輸機研究、太空發(fā)射技術(shù)開發(fā)與服務(wù)，一些商業(yè)公司仍在繼續(xù)吸引風(fēng)險資本機構(gòu)和政府的重大投資。目前，9家制造商已融資超過4.24億美元并簽訂合同。

1949年，美軍火箭的飛行速度首次超過Ma 5，自此以來，高超聲速飛機一直是美國政府部門軍用武器計劃和科學(xué)項目的重點研究方向，美國政府實施的計劃也許為高超聲速技術(shù)搭建了發(fā)展平臺。但是，美國政府壟斷高超聲速系統(tǒng)項目的格局可能會在今年晚些時候被打破。

制造商繼續(xù)融資

目前，至少13家初創(chuàng)公司和知名制造商已宣布高超聲速技術(shù)驗證計劃。部分公司計劃在未來3年內(nèi)進行試飛。這些高超聲速系統(tǒng)項目旨在尋找營利機會，但面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，正是由于技術(shù)挑戰(zhàn)的沖擊，這些高超聲速系統(tǒng)項目遭遇了失敗或變得復(fù)雜化，僅少數(shù)政府資助的項目依然持續(xù)發(fā)展。即便如此，眾多商業(yè)公司仍在繼續(xù)吸引風(fēng)險資本機構(gòu)和政府的重大投資。

截至目前，9家制造商已為高超聲速系統(tǒng)項目融資超過4.24億美元并簽訂合同，另外4家初創(chuàng)公司尚未公布融資結(jié)果?；旌蟿恿夹g(shù)和推進技術(shù)大大拓展了多樣性應(yīng)用，獲資金支持的這些項目涵蓋衛(wèi)星發(fā)射器、太空運輸、試驗臺等產(chǎn)品與服務(wù)。

金星航宇公司完成A 輪融資

金星航宇公司（Venus Aerospace）位于美國休斯頓市，已成立2年，計劃制造一架高超聲速客機。金星航宇公司于2021年3月完成300萬美元種子輪融資，2022年4月，完成2000萬美元A輪融資，A輪融資由優(yōu)秀漫步者實驗室（Prime Movers Lab）風(fēng)險基金領(lǐng)投。該基金旨在為那些希望通過科技創(chuàng)新來創(chuàng)造商業(yè)價值的初創(chuàng)公司提供資助。

德斯蒂努斯SA公司融資概況與產(chǎn)品

初創(chuàng)企業(yè)德斯蒂努斯SA公司（Destinus SA）位于瑞士，由一家俄羅斯的財務(wù)風(fēng)險公司創(chuàng)立，正在開發(fā)氫動力高超聲速運輸機。約7個月前，另一家風(fēng)險基金財團向德斯蒂努斯SA公司投資2900萬美元。

瑞迪安航宇公司完成A 輪融資

在德斯蒂努斯SA公司完成A輪融資的前一個月，位于美國華盛頓市的瑞迪安航宇公司（Radian Aerospace）在種子輪融資中共籌集資金2750萬美元，以開發(fā)單級入軌航天飛機。該航天飛機開發(fā)的意向協(xié)議涉及衛(wèi)星發(fā)射、空間站補給和點對點運輸?shù)纫幌盗袧撛诜?wù)，協(xié)議總金額達15億美元。

圖1 德斯蒂努斯公司表示，“埃格”（Eiger）高超聲速運輸機驗證機將運往西班牙，在大西洋上空進行飛行試驗。

赫爾墨斯公司項目融資非常成功

當(dāng)平流層發(fā)射系統(tǒng)公司（Stratolaunch）、太空探索公司（SpaceX）和反應(yīng)發(fā)動機公司（Reaction Engines）實施機載衛(wèi)星發(fā)射器、軌道運輸飛船和航天飛機部署的長期計劃之后，眾多初創(chuàng)公司如浪潮般涌現(xiàn)。在吸引投資方面，位于美國亞特蘭大市的赫爾墨斯公司（Hermeus）最為成功。該公司計劃開發(fā)一系列高超聲速飛行器，在產(chǎn)品研制初期，赫爾墨斯公司開發(fā)了“夸克馬”（Quarterhorse）驗證機，該驗證機項目已吸引1.26億美元投資，其中包括RTX風(fēng)險機構(gòu)（RTX Ventures）的股份，以及美國空軍超過6000萬美元的投資。赫爾墨斯公司設(shè)計“夸克馬”驗證機的目的是，確定本公司制造的“喀邁拉”（Chimera）渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機的性能。不僅如此，美國空軍未來也可能選擇使用“夸克馬”作為高超聲速系統(tǒng)。目前，赫爾墨斯公司正在挑選一家公司以制造“梅亥姆”（Mayhem）高超聲速試驗臺。

面臨的挑戰(zhàn)

運營與資金挑戰(zhàn)

雖然眾多制造商正在嘗試開發(fā)盈利性高超聲速客機，但實際上面臨著商業(yè)運營與財務(wù)資金的挑戰(zhàn)。赫爾墨斯公司“平安幸?！保℉alcyon）高超聲速客機的商業(yè)化運營依然舉步維艱。空中客車公司和波音公司亞聲速客機的運營很難獲利。法國航空公司和英國航空公司在運營中均通過與行業(yè)伙伴合作來獲利，但是如果沒有法國和英國政府的資助，高超聲速客機開發(fā)所產(chǎn)生的不可預(yù)知成本不斷增加，很可能導(dǎo)致制造商破產(chǎn)。

即便是一家擁有20年歷史且取得成功的火箭制造企業(yè)，太空探索公司也須要政府的資助來確?！靶请H飛船”（Starship）亞軌道飛船成功完成點對點運輸。作為美國空軍研究實驗室主持的一項首要計劃，“火箭貨運”（Rocket Cargo）計劃將驗證高超聲速飛行器在約1h的時間內(nèi)到達地球上任何地點并提供補給的能力。而“星際飛船”有望成為“火箭貨運”（Rocket Cargo）計劃的候選方案。

資金是一個公司首先要解決的問題，任何公司高管不僅要正確使用所籌集的私人資本，而且應(yīng)具有盈利及解決問題的能力，確保企業(yè)獲得永遠用不完的經(jīng)費。

技術(shù)挑戰(zhàn)

高超聲速系統(tǒng)開發(fā)面臨著艱巨的技術(shù)挑戰(zhàn)。金星航宇公司提議制造一架能以Ma 9的高超聲速在50000m高空飛越太平洋的高超聲速客機，并采用三種從未商業(yè)化的技術(shù)，即旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動機、乘波體機身和嵌入機翼前緣的新型冷卻系統(tǒng)。即使在軍事領(lǐng)域，這三種技術(shù)仍然處于試驗階段，距離應(yīng)用還有相當(dāng)長的時間，但這些工程問題終能被解決。

失敗項目

雖然融資取得成功，但歷史經(jīng)驗表明，成功部署一架高超聲速系統(tǒng)的道路是艱難曲折的。羅納德·里根總統(tǒng)曾構(gòu)想“東方快車”（Orient Express）客機的愿景，該機飛行速度可達Ma 25，但是項目于1990年以失敗而告終。隨著預(yù)算經(jīng)費的飆升和技術(shù)問題的增加，羅克韋爾公司X-30“國家航空航天飛機”（National Aero-Space Plane）項目被取消。20世紀90年代中期，麥道公司“三角洲快艇”（Delta Clipper）和洛馬公司“冒險之星”（VentureStar）項目均夭折，成為美國國家航空航天局（NASA）預(yù)算削減的犧牲品。

表1 商用高超聲速系統(tǒng)項目發(fā)展概況

圖2 美國空軍未來可能選用赫爾墨斯公司“夸克馬”高超聲速飛行器。

圖3 平流層發(fā)射系統(tǒng)公司開發(fā)的“鷹爪”-A 高超聲速試驗臺。

圖4 太空探索公司研制的“星際飛船”驗證機準備發(fā)射升空。

近年來，一些公司對面向商業(yè)需求且以高超聲速再入大氣層的航天飛機開展了多次潛能驗證試驗，但是均宣告失敗，然而并不是任何技術(shù)或成本因素造成的失敗。2017年，美國國防預(yù)研局（DARPA）未選用幾家小公司的投標(biāo)方案，而是選中了波音公司的方案，并授予波音公司一份總金額為1.46億美元的合同，要求波音公司設(shè)計和發(fā)射XS-1航天飛機，這是一種可在軌道上釋放小型衛(wèi)星的試驗型航天飛機。但是，波音公司于2020年1月決定退出該計劃，因為當(dāng)時波音公司正在處理737 MAX飛機的停飛問題，以及與XS-1航天飛機項目無關(guān)的多項商業(yè)和軍事計劃的成本問題。

盈利目的明確

盡管政府資助的一系列項目失敗了，但是多型高超聲速飛行器的商業(yè)盈利目的非常明確。例如，根據(jù)太空探索公司（SpaceX）2022年發(fā)射標(biāo)準費率計算，“獵鷹”9 號（Falcon 9）火箭的發(fā)射成本已降低至2938 美元/千克，相當(dāng)于向近地軌道發(fā)射航天器的成本，從而刺激了高超聲速系統(tǒng)進入地球軌道的需求。盡管“獵鷹”9號火箭重復(fù)使用時可靠性較高，且取得巨大的成功，但仍然存在火箭所固有的問題，即效率低，因為推進劑應(yīng)采用一種由70% ～80%液氧組成的混合物。

通過改用可重復(fù)使用的吸氣式高超聲速飛行器，一些新的商業(yè)初創(chuàng)公司能夠進一步大幅降低發(fā)射成本，進而獲利。位于加拿大的太空發(fā)動機系統(tǒng)（Space Engine Systems）公司預(yù)計，“哈羅”-2（Hello-2）高超聲速飛行器使用沖壓式噴氣發(fā)動機提供動力，將小型衛(wèi)星發(fā)射到近地軌道的成本為950美元/千克。與此同時，位于美國俄亥俄州的維朗特拉公司對“野馬”項目寄予同望，“野馬”是一種可重復(fù)使用的衛(wèi)星發(fā)射系統(tǒng)，由渦輪基組合循環(huán)發(fā)動機提供動力。