空间科学—高超音速飞机腾飞在即

　　澳大利亚设计者之所以将飞机的飞行速度定得这么高，就是因为它的推进动力装置采用了冲压发动机。这也正是研制该种飞机的突出特点和关键技术之所在。尽管世界上有能力的国家早就组织专家研究冲压发动机，并取得了突破和实施性的进展，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进行飞行试验并获得成功，澳大利亚当属首创。

　　什么是冲压发动机

　　冲压发动机属于航空器动力装置，只能在地球稠密大气层中使用。它本身仅携带燃烧剂而不带氧化剂，要靠吸收空气中的氧气进行燃烧产生工质，因而不能像火箭那样可在太空工作。这种新型热机是吸空气发动机中的一种。它一向以其性能先进、比较经济而被国际航空航天界所瞩目。

　　和各种飞机上广泛应用的燃气涡轮喷气式发动机工作原理一样，冲压发动机也是靠燃烧气体高速向后喷出产生反作用推力而工作的，不同之处是没有压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气是利用高速飞行时的冲压作用来增压的。这也是它命名的由来。该种发动机历来以高空高速状态下难以顺利点火和燃烧的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，才于21世纪初将其移上飞机进行试飞。

　　这种技术难度较大的发动机，主要由进气道、燃烧室和尾喷管三部分组成，工作过程包括压缩、燃烧和膨胀三个阶段。首先，高速空气流进入进气道并在此减速增压，移动能转变为压力能，提高压力；其次，压缩后的空气进入燃烧室作为氧化剂，与燃烧剂混合进行等压燃烧，生成高温燃气；再次，高温高压燃气在喷管中膨胀加速后，获得高速度排出产生方向相反的推力。在澳大利亚研制的新型飞机上，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、推力大为突出优点的冲压发动机，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，且其低速性能不好。飞行速度低于音速的称为亚音速冲压发动机，高于音速1―5倍的称为超音速冲压发动机，大于音速5―16倍的称为高超音速冲压发动机。所谓澳大利亚的新机试飞，主要就是检验高超音速冲压发动机的工作是否正常，其性能指标是否达到设计要求。这种高超音速推进技术一旦被试飞成功并被逐步掌握，那将是自20世纪初飞机问世以来在速度上的最大突破。

　　在伍默拉沙漠试飞

　　携有冲压发动机的飞机飞行试验，是在南澳大利亚州伍默拉沙漠地区进行的。开始时，先由助推火箭将飞机送至30多公里的高空，然后两者脱离。不久，发动机启动点火，推动飞机以高超音速飞行。冲压发动机工作了8分钟，试验进行得非常顺利。在飞行试验过程中，发动机上面安装的测试设备适时地向地面传送数据。按照正常情况，冲压发动机应达到8000公里的时速。试验结束后，项目负责人、昆士兰大学的艾伦·保罗说，开始阶段火箭轨迹的确与预料的一样，冲压发动机工作后所有数据传送也都正常。虽然整理分析试验数据要数周以后才能出来，但就现在的情况来看，试验至少"95％是成功的"。这说明澳大利亚开发的高超音速冲压发动机的助推发射和空中工作取得了比较令人满意的结果。今后经过多次试飞和不断改进使这种高超音速冲压发动机达到推广应用的程度后，将会引起航空业的一次革命，如实际用到旅客机上，从悉尼到伦敦的飞行时间将从现在的18个小时减少到两个小时。

　　去年 X－43A首次试飞失败后，美国宇航局的科学家于次日即说，这不会影响计划中的另外两次飞行，接下来的两次试飞将在2002年底前完成，但至今未见有关实施的报道。按照美国原定计划，如果后两次试飞获得成功，将把飞行速度提高到10倍音速，接着开发速度可达15倍音速的 X―43D飞机。即就是掌握了速度为10倍音速的飞行技术，美国也准备将这种高超音速的飞机由试验型改进到实用型，作为新的轰炸机使用。当然，在这种无人驾驶的高超音速军用战机的基础上，也可开发出适于商业性飞行的高超音速民用客机。据估计，第一架由飞行员操纵驾驶的新型飞机将在2005年完成试飞。作为载客飞机，由于其加速度高造成的空气摩擦热量过大，必然做结构上的改进。

　　空天飞机才是最理想的飞行器

　　话说回来，即使澳美研制的高超音速冲压发动机，将来装在飞机上成功地载客飞行，那也不是空天飞机。因为这一直在稠密大气层中航行，不像空天飞机既能在稠密大气层中飞行又能在太空中航行并能完成航天任务。但由于人类掌握的火箭技术已比冲压发动机技术更为成熟，当这种高超音速客运飞机投入使用的时候，空天飞机的问世也就为时不远。作为航空和航天两大技术门类综合创新而产生的新型飞行器，空天飞机的飞行速度将更快、飞行高度将更高，从上海到洛杉矶也就约100分钟时间。它不仅能使远距离的乘客享受短时间的太空观光，而且能使愿意太空旅游的乘客围绕地球作航天飞行。我国即将开始研究的航空航天飞行器，就是一种具有中国特色的空天飞机。

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