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标  题: 美X-43A冲刺10倍音速试飞成功
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri Nov 19 22:08:58 2004), 站内

　　11月17日，美国宇航局的一架X-43A无人机为了冲刺10倍音速进行了第三次试
飞，并获得成功。这一结果创造了当前世界上喷气引擎飞机最快飞行速度的新纪录
。

　　追求高超音速的X-43A

　　为了尽可能地提高军用飞机速度，美国宇航局于1997年3月签署了研制X-43A飞
机的合同。依照规定，第一批3架飞机的代号为X-43A，由田纳西州塔拉霍马的微型
公司负责制造，从此开始了这种无人驾驶的高超音速试验飞机的研制。

　　美国在军用飞机的研制方面，对隐形技术非常重视，想方设法地缩小雷达反射
截面积，并制造了多种性能先进的航空兵器。但是，随着雷达技术的发展，单靠隐
形技术已经不太灵了。在这种背景下，美国想以X-43A的高速度，来避免被防空导
弹击落。

　　按照计划，X-43A将进行3次试验飞行，以逐步提高试飞速度。第一、第二次试
飞时速度是音速的7倍，即马赫数7；第三次试飞时将加速至马赫数10。而目前世界
上最快的军用飞机也只是音速的3.1倍，即美国空军的SR-71“黑鸟”侦察机。显而
易见，X-43A的速度是其它飞机望尘莫及的。

　　通常，把达到音速5倍以上的速度称为高超音速。X-43A的指标说明，它在这一
点上是名副其实的。

　　动力装置——冲压发动机

　　设计者之所以将X-43A的飞行速度定得这么高，是因为它的推进装置采用了冲
压发动机。这正是该机的突出特点和关键技术。尽管有的导弹已采用了这种动力装
置，但在飞机上作为主发动机使用，X-43A当属首创。

　　冲压发动机只带燃烧剂不带氧化剂，要靠吸收空气中的氧气进行燃烧生成燃气
向后高速喷出产生推力，因而只能在大气层中使用，不能像火箭那样在太空中工作
。它作为吸空气发动机中的一种，向来以性能先进、比较经济而被国际航空航天界
所瞩目。

　　这种发动机主要由进气道、燃烧室和尾喷管等组成。工作过程包括压缩、燃烧
和膨胀3个阶段。首先，高速空气流入进气道并在此减速增压；其次，压缩后的空
气进入燃烧室作为氧化剂，与燃烧剂混合后进行等压燃烧，生成高温燃气；最后，
高温高压燃气在尾喷管中膨胀加速后，获得高速度排出而产生推力。它历来以在高
空高速状态下难以顺利点火和燃烧不稳定性等问题困扰着专家们，使其迟迟未能在
航空器上得以采用。经过20世纪90年代卓有成效的攻关，21世纪初人们才将其装上
飞机进行试飞。2002年澳大利亚研究人员曾在飞机上试验了这种发动机，速度也是
马赫数7，并基本获得成功。其采用的燃烧剂是液氢。

　　在X-43A飞机上，也采用液氢作为冲压发动机的燃烧剂。以结构简单、重量轻
、成本低、推力大等特点见长的冲压发动机，特别适合于高速飞行。它的缺点是在
静止状态下不能自行启动，须用助推方法将其推进到一定速度后才能有效工作，且
低速性能不好。正缘于此，X-43A要用飞机和火箭进行助推。当飞机将其运载到空
中一定高度抛弃后，再靠助推火箭予以推进，然后它才能启动本身携带的冲压发动
机工作，进行独立飞行。

　　三次试飞两次成功

　　2001年6月3日，貌似冲浪板的X-43A首次试飞遭遇失败。当从加利福尼亚州爱
德华兹空军基地起飞的B-52战略轰炸机在空中将X-43A抛离后，名为飞马座的助推
火箭刚从飞机腹部释放出来即失去控制，偏离了轨道，在高空翻转，地面控制人员
只好发出指令将火箭引爆，并将试验飞机摧毁，使耗资1.85亿美元的项目灰飞烟灭
。原定的第二、第三两次试飞，本来要在2002年底以前完成，为慎重起见，不得不
推迟两年进行。

　　2004年3月28日，研制成本计达2.5亿美元、机身长3.6米、翼展1.5米、重约
1.27吨的X-43A，在同一基地和空间进行的第二次试飞才扭转了被动局面。X-43A和
飞马座助推火箭被B-52飞机运载到10公里的高度时抛向空中，随即助推火箭点火，
把X-43A推到30公里高后熄火脱离，接着X-43A启动冲压发动机工作，提供了10秒钟
的推力，使其以7倍的音速飞行，然后它滑翔约6分钟，最终坠入太平洋。专家们分
析飞行测试数据后认为，此次试飞获得成功。其主要标志就是冲压发动机按预设状
态准时点火启动，并达到了额定工作时间，使无人机获得了应有速度。

　　第三架X-43A试飞前的检修及其它准备工作已在10月底之前完成，故安排在11
月中旬进行冲刺10倍音速的飞行。X-43A首席工程师格里夫·科普宁说，试飞原计
划在16日下午进行，由于电子系统出现问题，为了排除故障，故而推迟一天。17日
午后，经改装的B-52轰炸机悬挂着X-43A和飞马座助推火箭飞向蓝天，当到达12公
里的高度后将其释放。接着助推火箭点火工作，把X-43A送到28.5公里的高空关机
离去。此后X-43A的冲压发动机启动，将它的速度推进到10倍音速，约飞行10秒钟
。在此期间，X-43A按照预定程序完成了几个动作。随即X-43A经过约6分钟1368公
里的自由滑翔坠落太平洋。两架F-18战斗机在空中担任护航工作，并用高清晰度摄
像机对X-43A飞行情况进行跟踪，地面专家能从显示屏上及时了解试飞状态。科普
宁介绍说：“所有迹象都表明，我们的试飞成功了”。“这一天无论对X-43A项目
组还是美国航宇局来说都是值得纪念的”。

　　试飞目的是向实用型迈进

　　按照原来计划，美国宇航局还打算在X-43A第三次试飞成功的基础上开发速度
可达马赫15的X-43D飞机。掌握了速度为10倍音速的飞行技术，美国准备将这种高
超音速的飞机由试验型改进到实用型，作为能携带6吨炸药的新型轰炸机使用。这
种最先用于军事目的的极速轰炸机，不仅能在两小时之内飞达地球任何地方，从而
可大大减少海外驻军，而且能携带核武器进行投放，从而提高核威慑力。美国国防
部准备最早在2025年为美军装备这种高超音速的轰炸机。至于美国以冲压发动机为
推进系统的高超音速远程巡航导弹，将会更早地提供部队使用。有消息说，射程为
1.4万公里的第一个原型导弹有望在2005年进行试射，但真正部署可能要到2010年
。

　　当然，冲压发动机在民用上亦可大显身手。在以其为动力装置的高超音速军用
飞机的基础上，也可开发出适应商业性飞行的民用飞机。据估计，第一架由飞行员
操纵控制的新型民用飞机也将在2025年完成试飞。作为载客飞机，由于其加速度高
而造成的空气摩擦热量过大，必须做结构上的改进。同时，因其产生的过载很大，
也不是每个人的身体都适宜乘坐的。这种新型客机一旦问世，从纽约到洛杉矶只需
飞行30分钟；从纽约到北京只需飞行2小时，空中旅行将会变得更快捷、更方便。


　　但这种飞机不是空天飞机，因为它一直在大气层中航行，而空天飞机能冲出大
气层在太空飞行。但由于人类掌握的火箭技术已比冲压发动机更为成熟，当这种旅
客机投入使用的时候，应用火箭和冲压发动机作为动力装置的空天飞机也就会随之
出现。有报道称，2005年3月10日，美国五角大楼和澳大利亚国防部计划在澳试飞
另一架超音速冲压发动机喷气式飞行器。他们希望利用该技术将卫星送入轨道。实
际上，冲压发动机离开大气层是无法工作的，这是指它与火箭发动机相配合的飞行
技术。即在大气层中靠冲压发动机提供推力，在太空靠火箭发动机提供推力。只有
这样，才能发射卫星，让其进入预定轨道。如果这一飞行技术

　　获得成功，将会催生空天飞机的问世。（国家航天局网特约撰稿/尹怀勤　图
/转自新华网）

发布日期：2004-11-19 

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