在高超聲速武器中，高超聲速飛機是與高超聲速導彈、空間進入武器相併列的三大支柱。為實現高超聲速飛行，高超聲速飛機必須有相應的動力裝置，解決高強度激波、表面溫度、噪聲和音爆等問題。當今世界，以美國為代表的先進軍事國家在高超聲速飛機方面進行了長期的探索，並研製了一些具體型號，取得了一定的進展。
洛馬公司SR-72“察打一體”無人機
SR-72是洛馬公司（洛克希德·馬丁公司）正在研發的一款高超聲速偵察打擊一體（簡稱“察打一體”）無人機，主要用於取代上世紀70年代研製的SR-71“黑鳥”高速高空偵察機。該無人機的設計指標如下：速度達6馬赫，採用大後掠梯形翼+邊條翼，單垂尾，雙發動機位於機翼下方，最大航程4300千米，其技術驗證機大小類似於一架戰鬥機。
SR-72採用渦輪基衝壓組合動力系統(TBCC)，飛行速度在馬赫數3以下時採用常規的渦輪風扇發動機，超過3馬赫之後雙模態衝壓發動機開始工作。洛馬公司於2013年首次透露了SR-72研製計劃，2017年公開表示具備研製驗證機的技術條件。
洛馬公司雖然已經有了相當技術基礎，然而在研製過程中，洛馬公司的工程師們還要解決許多問題：如，SR-72的最大速度將是SR-71偵察機的兩倍，考慮到高平流層的稀薄空氣，這勢必會對飛機的發動機提出更高的要求；其次，在高速飛行情況，機身與空氣的劇烈摩擦將會使飛機的隱身性能大打折扣，不過，頗具神秘色彩的洛馬公司臭鼬工廠認為：超高聲速特性比隱身特性的生存能力更強。
SR-72高超聲速飛機概念圖
波音公司的高超聲速飛機方案
2018年1月，波音公司首次公佈了其高超聲速飛機模型，巡航速度達到馬赫數5以上，這是繼洛馬之後，美國第二家軍工企業公佈其高超聲速飛機的研製計劃，由此形成兩強正面競爭的態勢。波音公司推出的是系列化的高超聲速情報監視偵察（ISR）/打擊飛機和民用飛機概念方案及研製計劃，並表示已具備在10年內研製出一型高超聲速軍用飛機的能力。與SR-72飛機外觀不同，為了兼顧低速性能，波音採用大後掠雙三角翼+雙垂尾佈局。
該驗證機可用來驗證軍用和民用高超聲速飛機相關的機體、系統和推進等關鍵技術，預計最早可於2023年或2024年實現首飛，軍機可在2030年前形成裝備，民機可在2030年代末投入運營。高超聲速民用飛機方案旨在研發一型載客量介於遠程商務機和波音737之間的客機，外形設計與ISR/打擊飛機相似，巡航速度為馬赫數5，巡航高度為29千米，採用渦輪衝壓發動機動力形式，並引入英國佩刀發動機的深度預冷技術，以解決渦輪衝壓發動機的推力陷阱問題。
波音公司公佈的民用高超聲速飛機概念圖
歐洲發起的
“高超聲速飛行試驗-國際合作”項目
歐洲長期致力於高超聲速民用飛機技術研究，曾通過LAPCAT、ATLLAS、Hexafly等一系列科研項目，開展了速度5馬赫和8馬赫高超聲速民用飛機的概念方案研究，在氣動、動力、結構和材料等方面取得了一系列研究成果。
2018年底，歐洲聯合俄羅斯、澳大利亞和巴西等國，通過高超聲速飛行試驗-國際合作（Hexafly-Int）項目的評審，計劃試飛一型速度馬赫數7～8、無動力的滑翔飛行平臺縮比樣機。該項目是歐洲高超聲速飛行試驗（Hexafly）的後續項目，其遠景目標是發展一型能夠2～3小時從歐洲飛至亞洲和澳洲的高超聲速民用飛機。其中，俄羅斯飛航中央空氣流體力學研究院負責在2019年完成該樣機的研製，目前正在進行CFD分析和風洞試驗。該樣機計劃在2020年進行飛行試驗。
俄公佈的Hexafly-Int項目中試驗模型數字樣機圖片
俄羅斯的米格-41戰鬥截擊機項目
俄羅斯米高揚飛機設計局早在2016年就披露，正在開展米格-41戰鬥截擊機的設計工作，並期望在2025年前進入大批量生產。2018年，米高揚領導層透露，米格-41項目正在努力爭取列入俄羅斯《2018～2027年國家武器裝備計劃》，從而實現國家立項。米格-41戰鬥截擊機也被稱為“未來遠程攔截航空綜合體”，與現役的米格-31戰鬥機相比，堪稱一款全新的戰鬥機，在很多方面的性能都有顯著提高。
米格-41戰鬥截擊機最快航速可超過4馬赫甚至5馬赫，達到高超聲速飛機的標準，還將裝備超聲速導彈。據悉，米格-41戰鬥截擊機可將自身送入衛星軌道，能夠在外太空飛行，還具備攔截洲際彈道導彈的能力。米格-41戰鬥截擊機具有很好的隱身能力。現在，有人駕駛版米格-41戰鬥截擊機正在研發中，無人機版本研發也在俄軍計劃中。
劃 重 點
高超聲速飛機通常指最大飛行速度5〜16馬赫的“飛機”，其進行長時間高超聲速飛行面臨著許多困難，需要解決高強度激波、表面溫度、噪聲和音爆等問題，研製難度極大。高超聲速飛機最關鍵的組成是其超聲速燃燒衝壓發動機。該發動機作為衝壓發動機的一種，使用碳氫燃料或液氫燃料，空氣在發動機內的流速始終保持為超聲速。超聲速燃燒衝壓發動機由進氣道、燃燒室、推進噴管三部分組成，比渦輪噴氣發動機設計簡單。所謂的“衝壓”，是利用迎面氣流進入發動機後減速、提高靜壓的過程。該過程不需要高速旋轉的、複雜的壓氣機。高速氣流經擴張減速，氣壓和溫度升高後，進入燃燒室與燃油混合燃燒，溫度為2000～2200℃，甚至更高，經膨脹加速，由噴口高速排出，產生推力，推動飛機進行高超聲速飛行。
圖 | 源自網絡
出品 | 科普中國
作者 | 嶽江鋒
策劃 | 宋雅娟
監製 | 光明網科普事業部
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