中国突破了高超音速飞机的关键技术

本文转载自：晨枫老苑（ID:ChenFengLaoYuan）

亚燃冲压不难，超燃冲压才是难事，这是常识。但高超飞行需要超燃冲压，否则阻力太大。

超燃冲压的难点就在“超”。燃烧的热量推动空气膨胀，膨胀以压力波的速度传递，压力波的传递速度是音速。所以亚音速燃烧时，火焰扩散和热量积聚的速度低于空气膨胀速度，火焰维持稳定燃烧。燃烧速度超过音速的话，空气来不及膨胀，火焰扩散带来的热量积聚扩散不出去，最后就是爆炸了。超燃冲压的难点正在于又要超音速燃烧，又要避免爆炸。

超燃冲压需要用额外的手段把受到音速限制的空气膨胀波“拉走”，避免热量过度积聚导致爆炸，但技术复杂，操作上的容错空间很小，启动和变速困难。

亚燃冲压正好相反，技术简单，容错空间大，启动和变速相对容易，只是在高超的速度下，进气需要减速到亚音速，然后在喷气时再加速到超音速，阻力太大。

2月14日，《南华早报》报导，国防科大马力昆（音译）团队在《固体火箭技术学报》上发表论文，成功地在地面试验台上模拟了在25公里高度、M6条件下用硼粉末燃料实现亚燃燃烧，燃烧效率高达79%，大约两倍于同样条件下的超燃冲压。

团队是在研究超燃冲压的过程中，发现亚燃冲压的燃烧效率更高。硼燃料是高能燃料，遇到空气的时候会自燃，所以没有点火问题，也因此成为固态燃料中的佼佼者。团队发现，粉末喷射时形成激波，激波对进气有减速作用。将粉末的喷射位置向更靠近进气口的位置移动，激波位置提前，在激波后点火，超燃就变成了亚燃，混合和燃烧的时间更长，燃烧更充分，燃烧温度更高，效率也更高。重要的是，团队成功地通过控制粉末燃料喷射和激波位置，在亚燃和超燃之间实现转换。

亚燃冲压不能最终解决高超飞行时阻力激增的问题，真正的高超巡航还是需要超燃冲压。但M5-6恰好是高超的过渡期，既可以用亚燃冲压实现，但已经触及速度的天花板了；也可以用超燃冲压实现，但有启动和操作弹性的问题。团队结果证明了在25公里高度（高超的典型飞行高度）、M6（高超的关键过渡阶段）可以顺利地在亚燃和超燃之间转换。也就是说，解决了顺利从高度超音速（high supersonic，M3-5）向高超音速（hypersonic，>M6）加速的关键技术。当然，这也是从高超音速向高度超音速减速的关键技术。也就是说，完成了高超音速飞机的关键技术。

从跑道起飞的高超音速飞机需要用涡轮（涡扇或者涡喷）发动机起飞和着陆，在超音速到高度超音速阶段用亚燃冲压，然后在高超音速阶段用超燃冲压。涡轮-亚燃冲压的组合循环发动机不难，难点在于亚燃冲压-超燃冲压的组合循环发动机。两者都是冲压，看起来都可能模样差不多，但技术上有巨大的差别。

超燃冲压需要达到M5-6才能点火。高超音速导弹可以用火箭助推到超燃冲压的点火速度，回避从低速加速到超燃冲压点火速度的问题，更是不存在从高超受控减速而且保持动力飞行的问题，但高超音速飞机有这个问题。

美国还在火箭助推的高超滑翔技术路线上跌跌撞撞，中国已经在突破高超音速飞机的关键技术了。

高超音速客机在可预见的将来是说说而已，高超音速战斗机的意义不大，但高超音速轰炸机意义就大了。从高超音速轰炸机投放的无动力炸弹也是高超音速的，相当于用飞机助推的高超滑翔弹，重量和尺寸小得多，成本比用火箭助推低得多，使用上也灵活得多，军事意义非凡。高超音速轰炸机改装为运输机，也可作为亚轨道和低轨道飞行器的发射工具，只需要很小的动力就可从高超速度和高度加速到亚轨道和低轨道。

即使不到高超音速轰炸机的程度，高超音速巡航导弹也是有巨大意义的。高超音速巡航导弹不需要全程高超音速，在巡航段用效率更高的高度超音速飞行，在冲刺段才转入高超音速突防，就像反舰导弹用亚音速巡航、超音速冲刺一样，在射程和突防之间达到较好的平衡。

高超与激波是孪生关系，激波控制是高超飞行的关键。音障、热障都是激波造成的，但玩好了，激波也可以成为减阻、增升、热管理、燃烧控制的关键。中国已经把激波控制玩得出神入化了。

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中国突破了高超音速飞机的关键技术

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