美国高超声速研究

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1、美国高超声速研究纵览2012年高超声速技术发展状态，美国、俄罗斯、徳国、澳大利亚和印度等国的高超声速项目都在紧锣密鼓地进行。其屮以美国最为活跃，在通过各种渠道收集到的高超声速项目进展情报屮，美国占世界总量的50%,是俄罗斯、欧洲空间局的4倍，徳国、澳大利亚等国的8倍。可以说，美国的高超声速项目进展与趋势是世界范围内高超声速项目发展的风向标。高超声速飞行器技术是未来高速飞行器发展的主要支撑性技术，已从概念和原理探索阶段进入到以高超声速巡航导弹、高超声速飞机、跨大气层飞行器和空天飞机等为应用背景的先期技术开

2、发阶段。高超声速飞行器技术一旦实现并应用于军事领域，将改变未来战争的作战样式，并对国家安全产生重大战略性彩响。21世纪开始，美国基于全球到达，全球打击战略，提出了全方位的高超声速武器和先进航天器研制计划，相继实施Hype.X、HyFly、FALCON等高超声速飞行器计划，已陆续取得了技术上的重大突破，并相继进行了地面和E行试验，引领世界范围的高超声速飞行器技术研发热潮。本文从高超声速飞行器技术发展的视角，针对美国近期X-51A.Hy-Fly和HTV-2高超声速飞行器飞行试验相继失利的原因进行探讨和分析，

3、给出了其失利原因和发展走向的基本判断和启示思考。高超声速飞行器的研制而临巨大的技术挑战，如燃料在超声速气流屮的稳定燃烧，严重的E行器气动加热以及E行过程屮的稳定性控制等关键技术问题还需耍进一步攻克。美国自20世纪50年代开始研究吸气式高超声速飞行器技术。冷战期间，美国为争夺霸权和军备竞赛的需要，提出过许多超燃冲压发动机及高超声速飞行器发展计划，但由于在技术、经费和管理方而遇到了一系列的困难，这些计划均中途夭折o1986年,美国开始进行X-30国家空天E机（NASP）计划，进一步开发超燃冲压发动机技术，但

4、最终仍然由于技术上无法突破而最终放弃。此后，美国航空航天局（NASA）继续执行了一项规模较小的高超声速X计划，•其目的是扩展将来可以军用和民用的高超声速飞行的技术基础。从1996年开始，美国对高超声速0行器技术的发展进行了调整，确立了分阶段逐步发展的思路，首先选择巡航导弹为突破口，而后转入其它飞行器与天地往返运输系统，降低了近期的发展目标。目前，美国正在全方位发展高超声速E行器技术，美国海军、空军、国防高级研究计划局（DAR-PA）已确提出发展高超声速巡航导弹,并正在实施相关的多项研究计划（Hype.X

5、、HyFly、FALCON等）。但最近两年美国在高超声速飞行器飞行试验屮屡次失败，给高超声速飞行器计划的前景蒙上了阴影。X-51AX-51AWaverider（乘波器）项目是由美国空军、DARPA以及Pratt&WhitneyRocketdyne和波音公司共同承担，继承于早期的Hyper・X（X-43A）项目，以验证高超声速飞行能力。X-51A设计速度在Ma=4.5〜6・5左右,涉及到碳氢燃料超燃冲压发动机推进系统、高温材料、机体/发动机-•体化等众多关键技术。这次试验部分成功。超燃冲压发动机在马赫数5

6、左右工作了140s（原计划170s,结束试验前30s,密封圈失效，造成发动机推力减小）。2011年6刀进行了第二次飞行试验，这次试验以失败告终。助推器将X-51A加速到马赫数5,但超燃冲压发动机未能启动，虽然此后地面人员多次试图重新启动，但最终未成功。事后调查原因为进气道不启动，NASA认为进气道前缘激波移动太远，引起气流偏移，最终导致超燃冲压发动机启动失败。按照计划，未来预计X-51A还将进行两次飞行测试，但波音公司认为飞行试验次数不足，即使四次预期的飞行试验都获得成功，述应至少再增加两次飞行测试。H

7、yFlyHypersonicsFlightDemonstration（HyFly）项冃始于2002年，面向美国未来海军需要，曲美国海军和DARPA以及波音公司共同承担。HyFly项目计划设计、建造和测试一种高超声速飞行器，为战术导弹提供技术验证，该飞行器巡航速度为Ma=6＞空射射程为740km、地面发射射程为1100km。HyFly项目涉及到双模冲压发动机技术（DCR）、轻质高温材料、制导控制等众多关键技术。HyFly项廿原计划2007年1月进行首次飞行试验，双模冲压发动机的地面测试将之延迟到2007年

8、9月，原计划准备测试双模冲压发动机的启动、燃油控制、爬升以及加速情况，但燃油系统存在的问题导致飞行器仅加速到马赫数3.5,飞行试验失败。2008年1月，第二次飞行试验中，燃油泵出现了问题,导致双模冲压发动机未能启动，飞行试验失败。2010年7月，HyFly高超声速导弹验证机进行了第三次也是最后一次飞行试验，导弹的助推器并没能成功点火，DARPA认为机载飞行软件发现内部电池屯压过低，导致软件异常中断发动机点火。双模冲压发动机的演示验证是HyF