还没赶上中国去年水平! 美高超音速测试进新阶段: 中国已占尽先机

美媒SpaceNews（航天新闻网）报道了美军高超音速载具的最新测试进展，Rocket Lab（火箭实验室）将于2025年初将使用新型高超音速测试载具，实现氢燃料5马赫以上的飞行速度、1000公里航程的高超音速新里程碑。

乍一看美军在高超音速研制上已经遥遥领先，但熟悉中国高超音速研发的网友都知道，这个技术水平还不如去年珠海航展上展出的高超音速实验载具的水平，大小只有1/5~1/10，速度上则更不明显，据笔者判定，最高速度也只有中国测试载具的2/3！

HASTE：美国防部国防创新部门的新玩具

SpaceNews报道称，总部位于硅谷的DIU宣布了一项将在2025年初完成的任务：测试澳大利亚Hypersonix为美国国防部制造的3D打印高超音速无人飞行器，这项计划由DARPA资助，商业航天公司实施以满足美军日益增加的高超音速技术需求，这种飞行器有两个部分组成：

• 一架高超音速飞行器，包含超然冲压发动机与适合高超音速飞行的机体；
• 一枚作为助推器的火箭：名为HASTE的小型电子火箭的亚轨道版本；

测试过程是这样的：HASTE的亚轨道电子火箭将这枚高超音速飞行器送到平流层以上，并在其过程中加速到达到5马赫左右的速度，同时飞行器将开启超然冲压发动机持续工作至燃料耗尽，据DIU公开的数据，这架飞行器的飞行距离可达1000公里以上。

SpaceNews报道称这种飞行器使用的是零污染的氢燃料，DIU 表示：“商业公司正在向可重复使用和低成本的高超音速测试迈进。” 中国和俄罗斯正在积极发展高超音速武器技术，五角大楼正努力保持领先地位。DIU 表示，目前国防部在陆基和海基试验场测试高超音速导弹的选择有限，使用商业亚轨道运载火箭应有助于国防部成熟高超音速技术。

看着很高大上的样子，但大家很好奇，什么样的飞行器需要要用火箭送到平流层之后并达到5马赫以上再点火，这究竟是多大的飞行器？果然不出所料，这种飞行器很MINI，据SpaceNews给出的数据，这架飞行器长度为9.8英尺（约3米），重约660磅（约300千克）。

从整体上来看，技术水平还是有的，因为这里有几个参数，氢燃料超然冲压发动机，其速度潜力可达10马赫左右，另一个是3D打印，这表示它的成本可以降到很低，不过最大的问题是尺寸也实在太小了，比美国在自家在20年前测试的X-43A的尺寸（长度3.6米）还要小，而且中国在这方面技术似乎已经遥遥领先！

还没赶上中国去年水平！MD-22：中国的玩具比美国大多了

去年11月份的珠海航展上展出了一架非常神秘的飞行器，名为“鸣镝”的MD-22小展弦比双垂尾飞行器，并且垂尾面积很小，但机身长度却不小，看起来与整体并不协调。不过更令人震惊的是其介绍展板上给出的数据：

• 1、长10.8米，宽4.5米，起飞重量约4吨；
• 2、0~7马赫，最大航程可达8000km；
• 3、临近空间高超音速技术试验平台；
• 4、高速条件下实施6g稳盘过载；

这个介绍的数据有很大的解读空间，这个尺寸与重量，基本是一架中型无人机的规模，去年笔者介绍时还嫌弃这高超音速飞行器小了，结果到今年才知道，美国人的实验飞行器才300千克，长度不到3米，是中国去年飞行器规模的十分之一！

其二则是速度数据，7马赫，8000公里，这是什么概念？笔者可以明确的告诉各位，7马赫是碳氢燃料超然冲压的极限速度，如果再高的话燃烧要不稳定了，需要换称氢燃料才能达到10马赫左右的速度，但氢燃料超然冲压发动机不实用，原因就是氢燃料加注与保存都非常麻烦。

这个意思基本上就是表示中国在碳氢燃料的的超然冲压发动机方面已经有了突破，这可是相当了不起的成绩，因为在超然冲压发动机领域，氢燃料是比较容易实现点火的并稳定燃烧的，但碳氢燃料却不容易，因此碳氢燃料的超然冲压发动机突破实用意义显然更大。

MD-22：与WZ-8到底有没有差别

了解我国高速无人机系列的朋友一定很清楚，还有一种WZ-8无人机与MD-22比较相似，这是一种使用火箭发动机的可重复使用无人侦察机，尽管速度可高可达7马赫以上，但它使用YF-50改进型的液体火箭发动机，技术难度不高，因此让大家总觉得差点什么。

WZ-8的特征是机体腹部平滑，没有任何进气道等附属设备，这也是火箭发动机不需要进气道的重要特征。但MD-22不一样，机体腹部有凸起的部位，看起来绝对不是起落架舱，也不是其他附着物，而是某种进气道结构的装置。

这证明MD-22使用的是吸气式发动机，并且还能达到7倍音速，这种发动机很明显就是一种吸气式高超音速发动机，不过笔者同时发现，这种进气口可能还不是超燃冲压发动机的进气道，因为超燃冲压进气道不是这样个样子，更有可能是另一种旋转爆震发动机的进气道，这下文会详解，我们先来说明另一个问题。

发动机看起来是不是已经不明觉厉了？但更可怕的是其背后的隐藏的信息量：这架重约4吨的飞行器是一架纯试验性的飞行器，这是什么概念？简单的介绍，如果只是验证一般的发动机，绝对用不了如此庞大的机体。

之所以会用如此大型的飞行器来作为试验性的飞行器，既然不是验证启动外形，那么必定是验证发动机的，这就表示它可以适合多种类型的发动机以及大型机内空间，可以测试各种同类型的发动机以及各种高超音速下的通讯设备。

这还印证了此前《南华早报》报道的中国高超音速表面材料获得突破的新闻，表示这种机体表面已经可以完美透波不阻碍无线电信息传递，同时还能再重复利用的技术。美国在高超音速领域遭遇的一个重大障碍就是没有一种既能完美透波又能耐高温的材料，只能使用各种散热技术来解决，不仅成本高而且重量还大，对于飞行器还可以接受，但对于小型化要求很高的高超音速导弹来说，这简直就是个无法解决的噩梦。

所以Rocket Lab的这个飞行器，基本就是玩具！相比之下，中国的大玩具玩法更多，如果要算技术代差的话估计至少在5年以上，中国不仅在DF-17与DF-27等高超音速滑翔武器上遥遥领先下，而且在吸气式高超音速发动机上似乎也已经领先美国，美国2001年时就实现了X-43A的高超飞行，完全不知道他们这20年里到底干出了个啥？

高超音速飞行器：为何那么难？

说起高超音速飞行器，了解美国高超音速武器进度的朋友应该有话要说了，ARRW（AGM-183 ARRW，空基高超音速乘波体）、LRHW（陆军远程高超音速武器）连续试射失败，前者已经在今年4月被取消，不过仍然在试射已经制造的最后两枚，以便最大程度取得可用数据。

ARRW

后者也是多次失败，传闻也是要被取消了，可怜美国陆军从2021年开始还装备了大模型天天训练，就是等着有一天能用真实的高超导弹来代替这个模型，结果你说要取消了，这是不是很尴尬？不过目前还未获证实，到底境况如何还有待观察。

不过以上这些说的是滑翔高超音速武器，目前各国都在突破的还有另一种吸气式高超音速武器，最常见的就是超燃冲压发动机推进的吸气式高超音速飞行器，这种发动机非常有特色，在静止状态下就是一根前后相通的大管子，但在高超音速飞行时这根管子却会变成能压缩空气，还能分出燃烧室的超燃冲压发动机。

进气道内的激波示意图

个中的关键就是由这跟特殊管子结构冲击下形成的激波，这种压缩波进入进气道后会在进气道壁之间发射，形成交叉的网状结构，空气在流经这些结构时相当于一面可以被压力突破的薄膜，其结果就是空气会被不断压缩，到管子的某个阶段就会形成高压高温的空气，此时与混入空气的雾状燃料点燃，即形成了燃烧室。

正常情况下，这个激波压力会大于燃烧室压力，燃烧后的高温高压燃气从发动机后方排出就形成了正向推力！不过这个激波结构与燃烧室的位置是一个会随着速度增加而移动，非常不稳定，这也是很多超然冲压发动机设计速度有7马赫，但只能在5马赫左右徘徊，因为速度一高，工作状态就被破坏了。

有两个解决办法，一个是超音速可调进气道，比如用柔性耐高温的高强度薄膜材料改变进气道特征，另一个当然是设计一个宽速域的超燃冲压进气道与燃烧室，笔者并不清楚我们用的是什么方式，但从美国的研发进度来看，从X-43到X-51，美国虽然完成了氢燃料到碳氢燃料的转换，但似乎十几年过去了，依然未能将这个停留在验证机阶段的发动机实用化，估计难度实在有点高。

爆震发动机：可以完美解决这个速域匹配的问题

笔者认为，MD-22的进气道结构很有可能是爆震发动机的，这种发动机可以零速度启动，并且还能实现高超音速飞行，却不需要运动部件，和超燃冲压发动机一样结构简单，但超然冲压发动机需要一个初速以便启动发动机，这就是DIU公布的飞行器需要电子火箭推进加速启动发动机的原因。

爆震发动机是利用特殊结构形成引射进气模式完成自吸气的，所以对进气道内的激波结构改变并不敏感，并且如果压力变化，也可以调节引射缝隙来达到最佳吸气配比，所以这种发动机对速域匹配并不敏感。

旋转爆震则是一种利用进气结构将环形燃烧室分割成多个爆震燃烧区域并形成自持循环燃烧的发动机，因为可以完成自吸气，因此对进气道的要求要比超燃冲压发动机要低的多，也不存在超燃冲压发动机在4~5马赫时形成的推力陷阱，也不会因为速度变化大导致超燃冲压发动机工作不稳定的问题。

因此笔者认为MD-22腹部这个不是很大的进气口，极有可能是旋转爆震发动机！各位别惊讶，国内商业化的推重比引擎公司早就实现了1000N的爆震发动机测试，可以轻松让500千克级别的飞行器达到超音速速度，这可是商业化的，那么军方支持的国家队呢？估计10千牛推力应该没问题了吧，推进4吨的飞行器还不是玩一样？