光华耀九州（七）：中国高超技术异军突起 靠的是这些_风闻

昨天由于半夜写文发的仓促，把鹰击-12的发射机写的过于口胡了。目前歼-15还只能发射鹰击-83K，歼-11BH也还不能发射反舰导弹。我想表达的意思是歼-11系列飞机未来经过一定的改进完全可以携带2枚鹰击-12导弹……还望谅解。

此外，轰-6N那篇里把涡扇-18写错成了涡喷-18……也是个错误。

例行勘误完毕，接下来继续昨天话题。

书接上文。

话说在2009年中远程超音速反舰导弹研制工作告一段落后，我们看到，这位光华奖被提名人开始了一项新的工作。“国家某科技工程重大专项总设计师、国家某科技工程重大专项副总指挥”。

关于他这段时间内的工作，评奖文件中描述道：

作为总设计师，组织制定我国某科技工程关键技术攻关目标和路线，主持关键技术攻关，实现了在总体设计和飞行控制等领域关键技术的群体性突破。为我国高超声速领域相关技术赶超世界先进做出重要贡献。

主持某科技工程首型试验飞行器研制，创新性提出前体具有升力体特征的高超声速试飞器总体布局方案，解决了建立机体与超燃冲压发动机耦合流场“天地一致性”研究基准和性能天地换算关系的难题。

主持我国首次吸气式高超声速试飞器飞行试验，成功实现了超燃冲压发动机达到超声速燃烧工作状态，获得了净加速推力。

这个“国家某科技工程重大专项”，此前我们在航天科技集团几位被提名人参与的重大科研项目中也反复被提到。

这当然就是指我国的高超声速研究项目了。

此前我们在“20倍声速的民族尊严”里，就已经分析过，美国在2014年后观察到的8次高超声速飞行试验，实际上是多种不同飞行器的试验飞行，其中至少包括以长征-2液体燃料火箭为助推器和以东风-31固体燃料导弹为助推器的不同高超声速试验飞行器，而这些飞行器的具体起滑助推方式，控制方式，具体气动外形可能都不尽相同。

高超声速飞行器的气动外形到底该是什么样，脑洞多了去了

再加上美国没有发现的试射的话，那测试次数显然至少不会比10次更少，在使用洲际导弹级助推器进行的飞行试验之外，还有大量使用小型火箭为助推器、从飞机上发射，以及大量的风洞试验。

此前在采访某有志于进军高超声速飞行试验的民营航天企业的时候，笔者就了解到，目前国内这方面的试验能力近乎饱和。在他们的小型固体助推火箭完成设计之前，就已经有多家国内科研院校上门联系使用火箭进行试飞。

可见在这个“重大专项”内外，花了多大的功夫在做高超声速的研究。

笔者与晨枫前辈讨论这个问题的时候，他说了一句话笔者觉得很值得玩味，就是美国最担心的就是中国以上世纪六七十年代美国搞航空航天的劲头发展自己的航空航天技术，现在至少在高超声速这个领域，中国的投入和劲头是不亚于当年美国的，而美国自己能否再拿出那样的劲头来，其实还很难说。

二战后，美国对几乎所有可能飞起来的气动外形都进行了试飞测试，奠定了今日航空帝国的基础

“国家某科技工程重大专项”，一方面是引领我国高超声速领域技术进步的火车头，因为他们是技术实力最强，资金最雄厚，由国家牵头，所有院所齐心协力的一个“国家队”项目。另一方面，它也是中国科技界更加海量的没有在“重大专项”之内的科研工作为基础的，就是“冰山露出水面的那一角”。

而从这篇评奖文件中，我们也可以看到“重大专项”项目的一些特点。

首先是试验的基础性，在这位被提名人的著作当中，包括2009年，远程滑翔导弹滑翔段知道算法研究，考虑弹体弹性情况下高超声速飞行器传感器布局策略研究，洲际助推-滑翔导弹弹道优化与分析……等内容，都是在“重大专项”开始前就已经完成的研究。这些理论研究，以及在这些文件中没有被提及的海量基础性支持性的研究，是这个项目能够顺利开展

美国与澳大利亚合作，用HiFire火箭进行高超声速试验，这种火箭本质上和中国零壹空间即将测试的火箭类似，都是以较低的成本对高超声速飞行器进行测试的工具

在这位被提名人的获奖发明专利当中，我们可以看到，其中一项是：“提出了高超声速试验飞行器控制方程的基本结构，确定约束条件和控制边界。在启动参数不确定性较大的大马赫数附近，采用了大稳定裕度的控制策略。”，另一项则是“一种高超声速飞行试验平台”，对其描述是“提出‘通用’的概念，设计了助推发动机和试验体组合及可更换的方案。”还有，“一种高超声速试飞平台气动布局”，“提出并试验了试验体具有升力体特征的试飞平台气动布局。在气动性能上给出了稳定性和操纵性允许边界。主持评估总体气动性能”。

从这几项描述，我们可以确定，在2013年后进行测试的，助推-滑翔飞行器很可能是多种助推发动机和气动外形的组合，可能每一次试飞的飞行器外形都不尽相同。

其目的当然是验证和比较不同的设计方案在飞行中的表现。

记得上世纪40-50年代，美国就曾组织过对缴获自德国的各种“怪异”飞行器布局方案的测试，用当时美国科学家的话来说：“我们把所有看起来能飞和不能飞的布局方式都试了一遍”。正是这种规模庞大的研究，让美国在飞机气动设计领域一直占据世界领先地位，基本引领了二战后到现在每一次空气动力学领域革命性进步的潮流。

中国要在高超声速技术领域走到最前列，就离不开“重大专项”项目中对所有可行和不可行高超声速飞行器方案的验证——我们前面提到的，最近在国际上引起关注的高超声速双翼飞行器布局就是中国在这一领域已经取得领先的一个例证。没有大量的试验，这种领先也就无从谈起了。

此外，一直有传闻称，在高超声速武器开发方面，航天科技和科工集团有大量的合作，但也有分工。双方在基础性研究方面高度合作，而在后期具体武器系统开发阶段，则有分工，其中科工方面重点研究吸气式超燃冲压导弹，以及延续其传统，研制一种高超声速反舰导弹。

在这份报奖材料中，也有提到一些这方面的内容。

2013年这位被提名人有一项专利，“一种用于演示验证飞行试验的双模态超燃冲压发动机”。

关于这种发动机的具体性能，则提到：“成功实现了超燃冲压发动机达到超声速燃烧工作状态，获得了净加速推力。”

超燃冲压发动机是现在很热门的一个东西。

其基本原理大家都多少听说过一点，传统的冲压发动机必须设法让进入发动机的气流速度降低到声速以下，才能正常燃烧。而如果喷气式飞行器要达到高超声速，已经不可能让进入发动机的速度降低到声速以下了，这就需要一种能在超音速气流中工作的发动机了。美国媒体常用的一个形容就是，在十二级大风中点燃火柴。

美国SJX61发动机进行试车台测试，使用一台喷气式发动机喷射的气流来作为模拟高空高速环境下启动超燃冲压发动机的条件

不过一旦这种技术发展成功，那么高超发动机将可以使用空气中的氧气来取代自己携带的氧化剂，从而达到更高的推力和续航力。

那么美国方面的研制进展如何呢，美国在上世纪90年代就退出了HyTECH计划，来研究高超声速推进技术，普拉特·惠特尼公司提出的碳氢燃料方案得到认可，并研制出了SJX61发动机，在经过多次风洞测试后，该发动机装上了X-43验证机，并进行了飞行试验。SJX61在X-43验证机上点燃的工作时间记录是12秒。

2005年，波音公司接手研制X-51验证机，用来继续进行测试。

按照美军原来的计划，如果X-51和SJX61发动机测试成功，将会与HTV-2测试成功后继续发展的HTV-3原型机结合，该验证机将采用常规涡轮发动机和超燃冲压发动机两套动力系统，在常规发动机将飞机加速到3马赫后，驱动超燃冲压发动机将飞机推动到超过5马赫以上的速度。

2010年，X-51的飞行测试中，超燃冲压发动机测试时间达到了140秒，并创造了马赫数9.68的新世界纪录。

X-43首次实现了超燃冲压发动机点火

2011年，X-51进行第二次试验，这次虽然助推火箭将它加速到了5马赫，但并未成功启动。原因是其进气道没有按设计正常工作。之前的报道一般称X-51的进气口结构强度不足，在飞行中出现了变形。

此前有相关专业的读者跟笔者交流的时候，提到超燃冲压发动机的进气口在一些飞行试验中，表现出一些奇怪的特性，如超过某一速度后，进气情况出现异常，但再降低到这一速度，却无法恢复。诸如此类的问题或许也出现在了X-51的试验中——反过来，如果没有进行过类似的试验，那恐怕是无法知道这种情况的……

第三次飞行试验在2012年再次进行，这次试验中，X-51失去控制坠落，原因是其一侧的气动控制面受损。

2013年，第四次测试，这次它以5.1马赫的速度在超燃冲压发动机驱动下飞行了210秒。

经过四次测试，X-51的技术问题很多可能已经得到解决，或者至少是有了解决的思路，因此如果能够继续保持投入力度，它的发展或许能持续下去，并且取得更大的成果，当然……历史没有如果

不过此后，美国就没有再继续使用X-51进行新的测试，或许部分原因是经过测试发现它的工作状态依然称不上稳定。

根据美国NASA提供的数据，SJX61的推力约为500-1000磅

至于中国的超燃冲压发动机情况如何呢？

此前网上有人根据2016年“冯如奖”上公布的关于国内超燃冲压发动机的相关信息和论文，推算认为，按照当时公布的飞行器尺寸的数据，只要该发动机能够正常工作，产生正推力（即发动机燃烧产生的推力超过阻力），那么其推力至少不会小于X-51的水平。

那么……在这次“光华奖”的报奖文件中，提到我国的首种超燃冲压发动机已经产生了正推力。

当然， 要想知道更多的信息，恐怕要等更多论文和资料的公开。

不过这事儿倒是不急，今年我国还要开一次国际高超声速学术会议，可以期待一些新的信息被公开出来。

说起这次会议，也是颇为有趣，还记得2016年那次令人振奋的厦门会议吗？

中国第一种超燃冲压发动机测试

那次会议其实是美国AIAA组织的国际学术会议，但或许是这次大会上中国公开的新成果实在过于震撼，弄得美国人颇为下不来台。因此居然决定取消原定2018年在俄罗斯召开的这一会议，原因就是担心俄国人在会上也公开一批让美国人下不来台的试验成果……

那么结果呢……

一拍两散呗，中国和俄罗斯将各自组织相关会议——用意不问自明。

总之，2018年将会是在高超声速领域让美国人更加难堪的一年……

未来呢？故事还在继续，你我的寿命都够长，将会见证这一切，保持期待吧。