在所有的人造飞行器当中,最快的速度能够达到多快?

空气当中飞的最快的飞行器是美国正在研制的X43A飞机,它在一次试飞时速度达到9点8马赫,也就是11265公里每小时。

飞向遥远冥王星的美国“新地平线”号探测器是人类历史上速度最快的探测器。也许是因为要飞到最远,“新地平线”号的起飞速度将达每小时5.79万公里。也就是说,一秒钟就飞越16公里。

1994年11月,鉴于经费紧张,美国政府取消了航空航天局耗资庞大的国家天空飞机计划,研制中的X-30试验机被迫下马。顺应航空航天局新提出的“更好、更快、更廉价”的航空航天战略,Hyper-X计划项目孕育而生,它研究的核心内容为X-43试验飞机。

X-43A同下马的X-30有人驾驶单级入轨NASP飞机不仅外型相仿,而且所要试验的发动机方案也相同,它们均为与机身一体化的超音速燃烧冲压发动机。X-43A的前机体设计成能产生激波的形状,以对进入超音速燃烧冲压发动机进气道(安装在机体下方)的空气进行压缩。X-43A试验飞机拥有先进的扁平小巧的机身,机身长3.6米,翼展1.5米,重量约为1吨。在X-43A研究众多的目的中,验证同机身一体化的冲压发动机/超音速燃烧冲压发动机名列榜首,其次为空气动力学数据的开发、设计工具的验证和吸气高超音速飞行器的多种方式。

高超音速飞机采用的是超音速燃烧冲压发动机,它类属于冲压发动机。冲压发动机的原理由法国人雷恩?洛兰于1913年提出,1939年首次被德国用于V-1飞弹上。冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成,它比涡轮喷气发动机简单得多。冲压是利用迎面气流进入发动机后减速、提高静压的过程。该过程不需要高速旋转的、复杂的压气机。高速气流经扩张减速,气压和温度升高后,进入燃烧室与燃油混合燃烧,温度为2000—2200℃,甚至更高,经膨胀加速,由喷口高速排出,产生推力。

超音速燃烧发动机同涡扇喷气发动机存在不同。其实,它也有别于火箭发动机。虽然,多级火箭的速度极高,可达20多马赫,但是它携带着全部的燃料,因而在相同体积的情况下,其有效负载低于安装有超音速燃烧冲压发动机的飞行器。

Hyper-X计划的目标是为人类通向高超音速积累知识、树立信心和完善技术。X-43A试飞成功,为进一步研究采用吸气超音速燃烧冲压发动机的高超音速飞机打下了基础。然而,高超音速何时能实际应用至今还是一个未知数。无论今后进展快或慢,有一点可以肯定,那就是尽管在今后20年内,美国航空航天局表面上讲只是打算开发、测试和试飞高超音速技术,以支持开发未来重复使用的发射器和加强太空探索。但是,一旦该发动机的技术成熟,它将有潜力用于其他目的。例如,携带(常规或核)武器实施同导弹相同的远程攻击任务,其将氧燃料的重量换成武器负荷的能力使得它具有更强打击力;或者说,它小巧的体积更难让对手捕捉到自己。

2010年以前,最大的吸气高超音速试验机X-43B将进行试飞。X-43B将采用涡轮发动机和吸气超音速燃烧冲压发动机的组合动力。这种发动机组合十分适合高超音速飞机,因为它可以自动调整推动力以使飞行达到最佳速度。当飞机的速度只有两倍音速左右时,飞机借助涡扇喷气发动机前进,这同普通飞机没有两样;当飞机在以高超音速飞行时(5至15马赫),它就开始利用吸气超音速燃烧冲压发动机推进。