光華耀九州（七）：中國高超技術異軍突起 靠的是這些_風聞

昨天由於半夜寫文發的倉促，把鷹擊-12的發射機寫的過於口胡了。目前殲-15還只能發射鷹擊-83K，殲-11BH也還不能發射反艦導彈。我想表達的意思是殲-11系列飛機未來經過一定的改進完全可以攜帶2枚鷹擊-12導彈……還望諒解。

此外，轟-6N那篇裏把渦扇-18寫錯成了渦噴-18……也是個錯誤。

例行勘誤完畢，接下來繼續昨天話題。

書接上文。

話説在2009年中遠程超音速反艦導彈研製工作告一段落後，我們看到，這位光華獎被提名人開始了一項新的工作。“國家某科技工程重大專項總設計師、國家某科技工程重大專項副總指揮”。

關於他這段時間內的工作，評獎文件中描述道：

作為總設計師，組織制定我國某科技工程關鍵技術攻關目標和路線，主持關鍵技術攻關，實現了在總體設計和飛行控制等領域關鍵技術的羣體性突破。為我國高超聲速領域相關技術趕超世界先進做出重要貢獻。

主持某科技工程首型試驗飛行器研製，創新性提出前體具有升力體特徵的高超聲速試飛器總體佈局方案，解決了建立機體與超燃衝壓發動機耦合流場“天地一致性”研究基準和性能天地換算關係的難題。

主持我國首次吸氣式高超聲速試飛器飛行試驗，成功實現了超燃衝壓發動機達到超聲速燃燒工作狀態，獲得了淨加速推力。

這個“國家某科技工程重大專項”，此前我們在航天科技集團幾位被提名人蔘與的重大科研項目中也反覆被提到。

這當然就是指我國的高超聲速研究項目了。

此前我們在“20倍聲速的民族尊嚴”裏，就已經分析過，美國在2014年後觀察到的8次高超聲速飛行試驗，實際上是多種不同飛行器的試驗飛行，其中至少包括以長征-2液體燃料火箭為助推器和以東風-31固體燃料導彈為助推器的不同高超聲速試驗飛行器，而這些飛行器的具體起滑助推方式，控制方式，具體氣動外形可能都不盡相同。

高超聲速飛行器的氣動外形到底該是什麼樣，腦洞多了去了

再加上美國沒有發現的試射的話，那測試次數顯然至少不會比10次更少，在使用洲際導彈級助推器進行的飛行試驗之外，還有大量使用小型火箭為助推器、從飛機上發射，以及大量的風洞試驗。

此前在採訪某有志於進軍高超聲速飛行試驗的民營航天企業的時候，筆者就瞭解到，目前國內這方面的試驗能力近乎飽和。在他們的小型固體助推火箭完成設計之前，就已經有多家國內科研院校上門聯繫使用火箭進行試飛。

可見在這個“重大專項”內外，花了多大的功夫在做高超聲速的研究。

筆者與晨楓前輩討論這個問題的時候，他説了一句話筆者覺得很值得玩味，就是美國最擔心的就是中國以上世紀六七十年代美國搞航空航天的勁頭髮展自己的航空航天技術，現在至少在高超聲速這個領域，中國的投入和勁頭是不亞於當年美國的，而美國自己能否再拿出那樣的勁頭來，其實還很難説。

二戰後，美國對幾乎所有可能飛起來的氣動外形都進行了試飛測試，奠定了今日航空帝國的基礎

“國家某科技工程重大專項”，一方面是引領我國高超聲速領域技術進步的火車頭，因為他們是技術實力最強，資金最雄厚，由國家牽頭，所有院所齊心協力的一個“國家隊”項目。另一方面，它也是中國科技界更加海量的沒有在“重大專項”之內的科研工作為基礎的，就是“冰山露出水面的那一角”。

而從這篇評獎文件中，我們也可以看到“重大專項”項目的一些特點。

首先是試驗的基礎性，在這位被提名人的著作當中，包括2009年，遠程滑翔導彈滑翔段知道算法研究，考慮彈體彈性情況下高超聲速飛行器傳感器佈局策略研究，洲際助推-滑翔導彈彈道優化與分析……等內容，都是在“重大專項”開始前就已經完成的研究。這些理論研究，以及在這些文件中沒有被提及的海量基礎性支持性的研究，是這個項目能夠順利開展

美國與澳大利亞合作，用HiFire火箭進行高超聲速試驗，這種火箭本質上和中國零壹空間即將測試的火箭類似，都是以較低的成本對高超聲速飛行器進行測試的工具

在這位被提名人的獲獎發明專利當中，我們可以看到，其中一項是：“提出了高超聲速試驗飛行器控制方程的基本結構，確定約束條件和控制邊界。在啓動參數不確定性較大的大馬赫數附近，採用了大穩定裕度的控制策略。”，另一項則是“一種高超聲速飛行試驗平台”，對其描述是“提出‘通用’的概念，設計了助推發動機和試驗體組合及可更換的方案。”還有，“一種高超聲速試飛平台氣動佈局”，“提出並試驗了試驗體具有升力體特徵的試飛平台氣動佈局。在氣動性能上給出了穩定性和操縱性允許邊界。主持評估總體氣動性能”。

從這幾項描述，我們可以確定，在2013年後進行測試的，助推-滑翔飛行器很可能是多種助推發動機和氣動外形的組合，可能每一次試飛的飛行器外形都不盡相同。

其目的當然是驗證和比較不同的設計方案在飛行中的表現。

記得上世紀40-50年代，美國就曾組織過對繳獲自德國的各種“怪異”飛行器佈局方案的測試，用當時美國科學家的話來説：“我們把所有看起來能飛和不能飛的佈局方式都試了一遍”。正是這種規模龐大的研究，讓美國在飛機氣動設計領域一直佔據世界領先地位，基本引領了二戰後到現在每一次空氣動力學領域革命性進步的潮流。

中國要在高超聲速技術領域走到最前列，就離不開“重大專項”項目中對所有可行和不可行高超聲速飛行器方案的驗證——我們前面提到的，最近在國際上引起關注的高超聲速雙翼飛行器佈局就是中國在這一領域已經取得領先的一個例證。沒有大量的試驗，這種領先也就無從談起了。

此外，一直有傳聞稱，在高超聲速武器開發方面，航天科技和科工集團有大量的合作，但也有分工。雙方在基礎性研究方面高度合作，而在後期具體武器系統開發階段，則有分工，其中科工方面重點研究吸氣式超燃衝壓導彈，以及延續其傳統，研製一種高超聲速反艦導彈。

在這份報獎材料中，也有提到一些這方面的內容。

2013年這位被提名人有一項專利，“一種用於演示驗證飛行試驗的雙模態超燃衝壓發動機”。

關於這種發動機的具體性能，則提到：“成功實現了超燃衝壓發動機達到超聲速燃燒工作狀態，獲得了淨加速推力。”

超燃衝壓發動機是現在很熱門的一個東西。

其基本原理大家都多少聽説過一點，傳統的衝壓發動機必須設法讓進入發動機的氣流速度降低到聲速以下，才能正常燃燒。而如果噴氣式飛行器要達到高超聲速，已經不可能讓進入發動機的速度降低到聲速以下了，這就需要一種能在超音速氣流中工作的發動機了。美國媒體常用的一個形容就是，在十二級大風中點燃火柴。

美國SJX61發動機進行試車台測試，使用一台噴氣式發動機噴射的氣流來作為模擬高空高速環境下啓動超燃衝壓發動機的條件

不過一旦這種技術發展成功，那麼高超發動機將可以使用空氣中的氧氣來取代自己攜帶的氧化劑，從而達到更高的推力和續航力。

那麼美國方面的研製進展如何呢，美國在上世紀90年代就退出了HyTECH計劃，來研究高超聲速推進技術，普拉特·惠特尼公司提出的碳氫燃料方案得到認可，並研製出了SJX61發動機，在經過多次風洞測試後，該發動機裝上了X-43驗證機，並進行了飛行試驗。SJX61在X-43驗證機上點燃的工作時間記錄是12秒。

2005年，波音公司接手研製X-51驗證機，用來繼續進行測試。

按照美軍原來的計劃，如果X-51和SJX61發動機測試成功，將會與HTV-2測試成功後繼續發展的HTV-3原型機結合，該驗證機將採用常規渦輪發動機和超燃衝壓發動機兩套動力系統，在常規發動機將飛機加速到3馬赫後，驅動超燃衝壓發動機將飛機推動到超過5馬赫以上的速度。

2010年，X-51的飛行測試中，超燃衝壓發動機測試時間達到了140秒，並創造了馬赫數9.68的新世界紀錄。

X-43首次實現了超燃衝壓發動機點火

2011年，X-51進行第二次試驗，這次雖然助推火箭將它加速到了5馬赫，但並未成功啓動。原因是其進氣道沒有按設計正常工作。之前的報道一般稱X-51的進氣口結構強度不足，在飛行中出現了變形。

此前有相關專業的讀者跟筆者交流的時候，提到超燃衝壓發動機的進氣口在一些飛行試驗中，表現出一些奇怪的特性，如超過某一速度後，進氣情況出現異常，但再降低到這一速度，卻無法恢復。諸如此類的問題或許也出現在了X-51的試驗中——反過來，如果沒有進行過類似的試驗，那恐怕是無法知道這種情況的……

第三次飛行試驗在2012年再次進行，這次試驗中，X-51失去控制墜落，原因是其一側的氣動控制面受損。

2013年，第四次測試，這次它以5.1馬赫的速度在超燃衝壓發動機驅動下飛行了210秒。

經過四次測試，X-51的技術問題很多可能已經得到解決，或者至少是有了解決的思路，因此如果能夠繼續保持投入力度，它的發展或許能持續下去，並且取得更大的成果，當然……歷史沒有如果

不過此後，美國就沒有再繼續使用X-51進行新的測試，或許部分原因是經過測試發現它的工作狀態依然稱不上穩定。

根據美國NASA提供的數據，SJX61的推力約為500-1000磅

至於中國的超燃衝壓發動機情況如何呢？

此前網上有人根據2016年“馮如獎”上公佈的關於國內超燃衝壓發動機的相關信息和論文，推算認為，按照當時公佈的飛行器尺寸的數據，只要該發動機能夠正常工作，產生正推力（即發動機燃燒產生的推力超過阻力），那麼其推力至少不會小於X-51的水平。

那麼……在這次“光華獎”的報獎文件中，提到我國的首種超燃衝壓發動機已經產生了正推力。

當然， 要想知道更多的信息，恐怕要等更多論文和資料的公開。

不過這事兒倒是不急，今年我國還要開一次國際高超聲速學術會議，可以期待一些新的信息被公開出來。

説起這次會議，也是頗為有趣，還記得2016年那次令人振奮的廈門會議嗎？

中國第一種超燃衝壓發動機測試

那次會議其實是美國AIAA組織的國際學術會議，但或許是這次大會上中國公開的新成果實在過於震撼，弄得美國人頗為下不來台。因此居然決定取消原定2018年在俄羅斯召開的這一會議，原因就是擔心俄國人在會上也公開一批讓美國人下不來台的試驗成果……

那麼結果呢……

一拍兩散唄，中國和俄羅斯將各自組織相關會議——用意不問自明。

總之，2018年將會是在高超聲速領域讓美國人更加難堪的一年……

未來呢？故事還在繼續，你我的壽命都夠長，將會見證這一切，保持期待吧。