高超音速飛行技術史上重大里程碑，10 年內載人上天

高超音速究竟是什麼樣的速度？悉尼到倫敦 2 個小時，倫敦到紐約 35 分鐘。不考慮價格的話，這個速度誰不想一試？

編譯:LY

NASA 和澳大利亞的研究人員正在開發高超音速國際飛行研究試驗(HiFIRE)技術。美國和澳大利亞在澳大利亞南部的 Woomera 試驗區內進行了一系列秘密的高超音速飛行測試。

高超音速飛行的速度是音速的五倍多，它可能給空中旅行帶來革命性的變化，從而使環遊世界和太空的速度更快更便宜。甚至通過高超音速飛行，澳大利亞國防軍將能夠更好地應對未來的威脅。

這些測試是作為 HiFIRE 項目的一部分進行的。澳大利亞國防部長 Marise Payne 說，測試已經取得了重要的里程碑，包括設計裝配，超音速飛行器的飛行測試，以及複雜的航空電子設備和控制系統的設計。

時速 8000 公里

這次試飛在澳大利亞南部的 Woomera 試驗區進行，屬於澳大利亞國防科學技術集團(DST)和美國空軍研究實驗室(AFRL)聯合研究項目，與波音、BAE 系統公司和昆士蘭大學也有合作。

昆士蘭大學大學網站稱，該測試飛行了 HyShot V，一架高超音速「乘波者」，以 8 馬赫(8000公里/小時)的速度飛行。它將從太空中的火箭助力器分離出來，進入大氣層時進行可控的操縱。 這架飛機將不會有超燃衝壓噴氣發動機，它是關於如何在高空飛越高超聲速飛行器。

HyShot V

此前的 HiFIRE 啟動速度為 7.5 馬赫。測試包括了彈道發射，包括超音速進氣道、衝壓噴氣發動機(通過在超音速時的氣流)和噴嘴。

BAE 系統公司澳大利亞發表聲明說，「我們很高興通過成功的飛行試驗支持了 DST，迄今為止進行的所有 HIFiRE 飛行都是最複雜的，以進一步對高超音速飛行進行根本的科學理解。 這次飛行試驗是在證明這一技術，並增強我們對如何在各種應用範圍內採用這種技術的集體理解方面是一個重要的進步。」

下一個計劃的發射稱為 HyShot VII，計劃在 2019 年進行。昆士蘭大學網站稱，這將是一款超衝壓噴氣發動機，它的設計將利用來自 HyShot V 和 VI 的信息。這架飛機將使用一種低水平的軌道，並計劃以 8 馬赫速度，水平飛行一分鐘。

HyShot VII

在 7.5 馬赫時助推到 172 英里(278 公里)的高度，這相當於 7 倍音速。7.5 馬赫這個等級本身屬於高超音速飛行，速度超過音速的 5 倍。

2018 年完成技術測試

昆士蘭大學高超音速推進主席，高超聲學專家 Michael Smart 說，這次成功的試驗推動了澳大利亞商業和國防領域實現高超音速飛行的進程。他在早些時候的一份聲明中說，這是一項改變遊戲規則的技術，可能會給全球航空旅行帶來革命性的變化。例如從悉尼到倫敦 10500 英里(17000 公里)的距離，可以在兩個小時內完成。而從倫敦到紐約的 3460 英里(5571 公里)旅程只需要 35 分鐘。

參與這項計劃的 HIFiRE 工程師們希望引擎最終能以每小時 7 馬赫或 5370 邁的速度運行。Smart 說，超音速燃燒發動機利用大氣中的氧氣來製造燃料，比攜帶燃料的火箭更輕更快。在實際應用中，可以使飛行器很快地在地球上飛行很遠的距離，替代火箭把衛星送入太空。

燃氣輪機發動機將速度限制在 2.5 馬赫。只要變快，空氣的溫度和壓力就會太高，進入發動機將給內部的渦輪增壓。要以 5 馬赫或以上的高超音速飛行，需要不同類型的發動機，如超音速燃燒衝壓噴氣發動機，或衝壓噴氣發動機。這些發動機沒有活動部件。

不同於空氣在噴氣發動機中被壓縮和膨脹，取而代之的是在飛機的前部、入口和機身後部的複雜系統中，空氣被壓縮和膨脹。當溫度變熱，空氣分子變得不穩定並開始失去電子時，旅行就變成了高超音速。這樣，空氣就變成了帶電的磁場。在超音速之中，空氣通過一系列的通道，直到減速到一個燃料可以更容易被注射和點燃的點。這釋放出能量和推力。

在高超音速的速度下，這種氣流的速度甚至更快，這使得它很難減速到聲速，因此需要專業的燃料和技術，就像發動機中的脈衝爆轟發動機(PDE)一樣。

此次測試是用來測量在超音速飛行的飛行器外的溫度。下一項定於 2017 年進行的測試，將包括與火箭助推器分離的衝壓噴氣發動機和自行飛行。第一次測試是在 2009 年進行的，預計該項目將於 2018 年完成。

高超音速客機 10 年內起飛

波音公司已經承諾要使高超音速客機成為現實，並表示可能在 10 年內投入運營。

波音公司董事長兼首席執行官 Dennis Muilenburg 6 月份在巴黎航空展上對 CNBC 說，「我認為在未來十幾二十年內，你將看到它們成為現實。」然而，他承認公司仍然需要證明有足夠多的人能夠買得起票，這樣才會有價值。

另一家致力於使汽車成為現實的公司是 Boom Supersonic。今年 3 月，該公司宣布準備構建 XB-1 飛機原型，獲得了 3300 萬美元資金。在維珍集團大亨 Richard Branson 的支持下，Baby Boom 的噴氣式飛機將引領一個價格可承受的超音速旅行的新時代。

據稱 XB-1 超音速演示機是世界上最快的民用飛機，能在 3.5 小時內把乘客從倫敦帶到紐約，將於今年晚些時候首次試飛。飛機造價超過 2 億美元，也許在 21 世紀 20 年代可以搭載乘客。

亞音速飛行測試將在南加州的愛德華茲空軍基地與維珍銀河公司的飛船公司進行合作。

NASA 最近表示，正在尋求開發其超音速 X-plane 的提議，並計劃最早於明年開始工作。低噪音超音速運輸機低臂飛行演示器的目的是製造比其他超音速飛機低得多的發動機的聲音。據航空周刊報道，太空總署希望能在 2021 年進行首次飛行測試。

X-plane

超音速競賽

超音速衝壓式噴氣發動機幾十年來一直在開發中。2013 年 5 月，美國空軍研究實驗室的波音 X-51A「乘波者」在太平洋上空飛行了 240 秒。它以超燃衝壓發動機的速度飛行，達到 5.1 馬赫，一直運行到燃料耗盡為止。

超燃衝壓噴氣發動機是一種「空氣呼吸」飛機，因為它既不攜帶燃料，也不需要提供加速所需的氧氣，它們只攜帶氫燃料，並吸進從大氣中燃燒所需的氧氣。空氣被強迫進入發動機的前部，當氫氣被注入氣流中，氣體被壓縮，導致溫度上升，進而點火。這產生了巨大的推力，使噴氣式飛機以超過協和式超音速客機最高速度 1350 邁的速度飛行。

洛克希德·馬丁的臭鼬工廠，打造了速度為 3.5 馬赫的 SR -71 黑鳥式偵察機，然後公布計劃開發階梯物，名為 SR -72。SR -72 被設計用於偵察和打擊任務，結合渦輪噴氣發動機和衝壓噴氣發動機，使飛機從跑道起飛，加速至 6 馬赫巡航，然後返回常規的跑道著陸。

洛克希德·馬丁公司最近也表示，它即將在研製一種能以 6 倍音速飛行的軍用飛機上取得突破。他們相信原型可以在 2023 年飛行，而 SR -72 可以在 2030 年投入使用。

SR -72

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