小火箭出品

　　本文作者：邢強博士

　　本系列共12269字，110圖。預計閱讀時間：1小時10分鐘。

　　本系列分爲7篇，本文是第4篇。

　　但是，高超聲速飛行器的機身與發動機噴口高度耦合。在現有技術條件下，工程師還只能照顧高超聲速狀態，而犧牲跨聲速狀態下的發動機效率。

　　因內流場不滿足跨聲速階段的工作環境要求，目前幾乎所有的高超聲速吸氣式發動機的效率在跨聲速階段都會降低30%左右。

　　而有些總體設計方案中，高超聲速飛行器甚至無法藉助自己的力量完成跨聲速階段的飛行，而不得已只能依賴組合衝壓、攜帶助推器等方法。

　　不過，衝壓發動機，這種高超聲速時代的動力來源，得到了長足發展。

　　槳帆船或者其他快速戰艦，在中世紀有一個大殺器，那就是位於船頭喫水線附近的巨大沖角。

　　衝角，英文名爲Ram。在公元1453年，奧斯曼帝國征服拜占庭帝國的史詩級的戰役中，奧斯曼槳帆船手那齊心協力的嘶吼賦予了衝角強大的殺傷力。

　　如今，Ram-jet則是衝壓發動機的專屬名詞了。跨越了數百年，曾經用於撕開戰艦的衝角如今成爲了衝破速度障礙的利器。

　　人類對速度的追求，古已有之，今復加倍。

　　X-51乘波體技術驗證機，是目前可公開的，人類工程技術層面最成熟的高超聲速飛行器。

　　該飛行器總共造了4架，進行了4次飛行試驗。

　　2010年5月26日，X-51A掛載在一架由B-52戰略轟炸機改裝而成的載機翼下，進入高空。

　　隨後，固體火箭助推器點火，將X-51A加速到Ma 4.8的速度。

　　然後，固體助推器成功分離，X-51A的衝壓發動機成功點火，將其加速到Ma 5.1，成功在2.1萬米高空進入了高超聲速飛行狀態。

　　2011年6月13日，X-51A的第2次飛行試驗啓動。但是因發動機進氣道沒能達到良好工作狀態而失敗。

　　2012年8月14日，X-51A的第3次飛行試驗開始。因部分氣動舵面鎖死，飛行器失控，墜入大洋。

　　2013年5月1日，X-51A迎來最關鍵的一次飛行試驗：就剩1架了，成了，項目繼續；失敗，項目終結。

　　B-52H將最後一架X-51A送入高空，隨後釋放。

　　固體火箭發動機將X-51A加速到Ma 4.8的速度。

　　然後，X-51A的超燃衝壓發動機啓動。

　　一開始，燃燒並不穩定。但是，突然發動機開始轉入非常理想的工作狀態，並持續溫度燃燒了210秒！

　　最終，X-51A的燃料耗盡，墜入太平洋。

　　這次試驗取得了大成功。所有370秒飛行的遙測數據，全部收集到。而210秒的高超聲速飛行時間，更是超過了之前的飛行器的高超聲速飛行積累時間的總和！

　　至此，衝壓發動機技術的成熟度得到了提升，從概念技術一步躍升爲先進可行性技術。

　　上圖爲X-51A的研發測試團隊在最後1架X-51A升空之前的大合影。

　　小火箭注：注意上圖恰恰包含了人類掌握的三種進氣道技術，從左至右：B-52戰略轟炸機機身上的嵌入式NACA進氣道技術（在跑車上仍有大量應用），X-51A的高超聲速超燃衝壓發動機進氣道技術，B-52戰略轟炸機機翼吊載的噴氣式發動機的亞聲速噴氣式發動機進氣道技術。

　　不久，美軍就發佈了新版本的”1小時打擊全球“的戰略。

　　NACA嵌入式進氣道是什麼？就是上圖法拉利F40上面的那個。有機會小火箭一定專門開一個專題好好分析該進氣道的歷史和現在。

　　所謂全球打擊計劃，就是在突然爆發戰爭的時候，軍方可以在1小時以內，用常規力量或者核力量精確打擊全球任何一個角落。

　　這種快速反應能力，基於三種武器平臺：

　　一是目前已有的陸基和海基洲際彈道導彈系統；

　　二是正在開發的高超聲速飛行器；

　　三是太空天基對地打擊平臺。

　　可以說，X-51A的成功讓超燃衝壓技術和高超聲速飛行器的武器化進程得以加速。

　　預算

　　在《小火箭聊美國最新軍費預算與武器裝備》中，我們對美軍最新的軍費預算有了比較整體的瞭解。

　　而高超聲速飛行器更是佔據了先進技術研發專項經費的很大份額。

　　2020財年的軍費預算案強調了4項新興技術，包括：

　　37億美元

　　無人與自主技術：增強在有爭議的環境中進行機動和殺傷的能力。

　　26億美元

　　高超聲速技術：突破對方的現代偵察和防禦系統的新手段。

　　9.27億美元

　　人工智能技術：用機器學習來融合人工智能和高級圖像識別技術。

　　2.5億美元

　　定向能技術：用於防禦和進攻的大功率激光器

　　考慮到無人技術是由無人機、無人駕駛地面車輛和無人艦艇等海陸空多軍分享的技術，那麼高超聲速飛行器則成爲了2020財年最大的單筆專項經費了。

　　在最新的2020財年，美國軍方對高超聲速飛行器的研製專項經費達到了26億美元！

　　相較於2019財年的13.4億美元，漲幅達94%！

　　另外，在2020~2024財年，還有一個105億美元的遠期預算來專門扶持高超聲速飛行器的研製。

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