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从古至今，无论是汽车代替电动车，还是飞机代替汽车，人类都在寻求高速。随着科技的发展，现如今还出现了更快的超音速飞机和高超音速飞机，目前中国就在进一步研发2000吨级的高超音速飞机，据说一旦研制成功，就能够实现2小时内飞遍全球的任意角落，且难以被拦截。

高超音速飞机前身

高超音速飞机的研发原理和过程其实都和航天飞机的研究脱不开关系，像德国的桑格尔和美国的X30空天飞机都是高超音速飞机的前身。

首先德国研发的桑格尔空天飞机是德国历经多年完成的研究，目的是为了小组论证研究，一共分为两个阶段，一共投资了2亿马克，第一阶段为期四年，第二阶段为期三年，要想顺利通过验证，就必须要具备3500公里的巡航能力，在飞行过程中高度达到20公里时，启动冲压发动机，使其加速至马赫6.6才能算是完成了最终验证。

(资料图)

桑格尔装备了5台一级吸气式涡轮冲压发动机，研究者将火箭发动机和吸气推进系统分开，以此来完成入轨。每年桑格尔都会进行6次的载人飞机，德国为此投入大量资金，因为每一次的飞行都需要至少2000万美元。

美国作为崛起军事力量较早的国家之一，对空天飞机的研究也是走在世界前沿的，德国桑格尔算是X30的竞争对手，X30是由美国国家航天航空总局和国防部共同研究出的先进飞机，主要的设计目的是为了验证出高超音速飞机是不是真的能够在万米的高空中仍然保持高速，用来弥补地面的试验设备无法研究高速超过马赫8以上的飞机在高空中飞行不足的现象，只能算是用X30来试试水。

在没有出现高超音速飞机前，桑格尔和X30就是它的前身，目前中国正在计划研发一款高超音速飞机，要知道，过去为了实现超音速飞机飞行，中间横跨了60多年的时间才完成，如今想要研发一款实用型的高超音速飞机，简直就是异想天开。

高超音速飞机的三种类型

目前已知的高超音速飞机分三种类型，分别是高超音速巡航导弹、高超音速飞机、钱学森水漂弹，其中高超音速巡航导弹能快速混合燃料氧气，并从中产生可达到超5倍的音速，1小时就能够移动6000公里，并且能够重复使用。

另外，高超音速巡航导弹的外形尺寸相较同类型的要小很多，但并不代表巡航导弹的威力小，相反，高超音速巡航导弹的攻击范围能到5000千米以外，目前应用最广泛的巡航导弹是依靠超低空飞机的，虽然能依赖隐身技术突破防御，但它的缺点也很明显，比如速度太慢导致在暴露后很容易就会被拦截，而高超音速的速度一定是在普通巡航导弹之上的，而且一般的防空武器对它是无效的，所以它的优势也极为明显。

再看钱学森水漂弹，官方名是钱学森弹道，是由钱学森发明出来的，始于20世纪40年代，这款水漂弹是结合了巡航导弹和弹道导弹的飞行特点，一般特殊弹道式武器在导弹发射之后会自由落体，但是会被直接计算好它的下落轨迹。水漂弹的区别于一般的导弹的地方在于大气层的边缘进行跳跃式的滑翔飞行，而且是无法预测出它的飞行轨迹的，有助于提高导弹的突防能力。

高超音速飞机，同时也是目前最先进的飞行器，目前它的难点在于还处于非实用化的阶段，只能当作一个试验品的平台来使用，在设计之初，高超音速飞机的规模就比其他飞机要大许多，且能够载重十个人。

和一般飞机不同的是，要实现高超音速飞机飞行，地面水平滑跑起飞，还能够送至近地轨道，就必须要升级现阶段的动力装置之间的组合问题，比如涡桨、涡喷、涡扇发动机是比较常见的，这三种也很相似，以涡桨发动机为例，其原理是利用螺旋桨的旋转产生的力量当推进力。

它的功率能达到1万马力以上，具有较高的稳定性，使用寿命长，且噪音小，螺桨的应用范围也很大，能够在海平面飞机的起飞条件下进行工作，1万米的高度性能好，但是相对的，它因为效率降低了限制，只能中低的高度飞行，而无法用在高速上。

因为一旦飞行器的速度达到了音速的两倍或以上后，就不适合采用涡轮涡桨这样的发动机，需要转换成冲压发动机才可以，其原理是利相对气流将动能转变为压力，特点在于重量轻且结构十分简单，而且很适合在高空下进行高速飞行，最高速能达到四倍音速，但这还不是它的极限，其次，冲压发动机的可以在马赫大于3的时候使用，具有成本低、高经济性的优势。

冲压发动机哪种好？

冲压发动机又分为超音速冲压发动机、亚音速冲压发动机、高超音速冲压发动机。三种不同的发动机在不同速度下的表现都是不同的，能够装备洲际导弹。

其中高超音速冲压发动机在正常工作下的速度能够提升音速的15倍左右，但它的缺点在于越往上飞，大气的密度就越高，这就促使高超音速冲压发动机在高度上受限，且和涡轮涡桨相同都属于吸气式的发动机，一旦达到六万米以上的高度，就会因为空气密度的压力而无法正常工作。

另外，高超音速冲压发动机的研发难度也很高，目前美国投入了上百亿元也没能突破极限，为此，他们特地研发出一款飞行器，专门用来试验发动机，然而即便如此，美国也是在测了4次之后才成功，但中国却不遗余力地实现了首次搭载高速音速冲压发动机就试飞成功的试验，且能够加速到6音速以上。

和高超音速冲压发动机不同的是，火箭发动机既能在高空运作，也能在宇宙真空的环境里不受任何外界因素工作。它的工作原理是利用冲量自带推进剂，不需外界支持，只需要排出高温高速的燃气就能够获得推力，再由液体和固体推进剂产生高压燃烧，这样就无需通过大气层获得氧气，其他发动机没法做到这一点，因此目前，包括人造卫星在内，大多数宇宙飞行器和飞船的推进方式使用的都是火箭发动机。

如今不止有火箭发动机可选，还有高超音速飞机混合动力装置，目前国内外都在积极研究新的动力装置，是将涡轮和火箭两种不同的发动机组合在一起。原理在于将涡轮放在发动机的进气口上，增压发动机，把发动机的气体变成液体，用以提高发动机的效率，两者的融合能够满足亚音速飞行、超音速飞行。

火箭加涡轮的动力装置的优势在于只需要1台非混合动式的动力装置就能够把高超飞机水平起飞，从而送到近地轨道，如果能够研究成功，它的最大飞行速度要比现在的超音速飞机高上许多，甚至能实现2小时“环游”全球的目的，也就是说，它能够以至少20倍的音速在大气层的边缘高速飞行。

现在中国已经成功研发出斜爆轰冲压发动机，和一般的高超音速发动机不同的是，它的进气道结构与燃料的供应结构是可以预先喷洒燃料，再使混合后的可燃气体进入燃烧室后将其引爆，在风洞内马赫达到16的高速试验中，斜爆轰冲压发动机发挥了良好的推进力。

然而即便试验结果非常成功，也依然要考虑到气流的真实情况，以及由机体的本身所产生的扰流对发动机状态的影响。

另外，光有动力装置是不够的，还需要配备一个合适的机翼，目前有使用广泛的协和式三角翼，它的前缘是连续弯曲的类型，外观起来特别像哥特式的建筑，但是，使用在高超音速飞机上的机翼不同，这类机翼的面积要比协和式三角翼的小上许多，而且两者的阻力也不一样，一般机翼越大，所受到的阻力就会越大，相对的，机翼太大就无法承受高压和高温，所以必须要缩小才可以。

结语

目前，中国还只是研制出了发动机，正如刚才所说，现阶段并没有实际验证高超音速飞机搭载后是否能承受高速飞行的压力，所以还需要继续试验和验证。有关机翼技术的问题也有很多，比如机翼的降温问题，还有材料的问题以及噪音等。

但可以肯定的是，目前中国已经走在了世界的前端，如果能成功研制出一款高超音速飞机，那么无论是在航天技术上还是军事力量上中都是不可估量的存在，而美国在看到中国竟然在航天领域有比自己更先进的技术时，也感到了一定压力，毕竟美国在科技、航天、军事上都属于全球领先位置，中美存在竞争关系，当然不乐见中国有比它更厉害的技术。

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