美國積極發展空天武器概況之10 :
美將於25日試飛4個X51超燃衝壓飛行器
2010-05-18 11:13:42
中評社北京5月18日電／東方網消息：太空飛行網
(SpaceFlightNow)16日發刊文章稱，美X-51超燃衝壓長
航時飛行器將於本月25日在加利福尼亞州愛德華茲空軍
基地試飛，它將為美國提供新的“全球快速打擊”能力
。X－51超燃衝壓飛行器的試飛也是利用空氣噴氣發動機
系統將飛行器發射升空的一個關鍵步驟。
美國X-51超燃衝壓飛行器25日試飛 有望2025年形成戰力
文章稱，航天飛機飛行頗為壯觀，但它只代表了過去
的技術。超燃衝壓發動機則是代表了未來的推進技術。與
火箭發動機不同，超燃衝壓發動機是空氣噴氣發動機系統
——不用攜帶重達數噸的氧化劑，直接從大氣中吸入氧氣
，使飛行器達到接近火箭發動機的速度和高度。
超燃衝壓發動機最終可使飛行器達到極超音速近太空
速度和高度，就像高性能噴氣式發動機將英法聯合研製的
中長程超音速客機“協和”飛機送至高層大氣一樣。
文章稱，4個X－51飛行器將進行試飛——飛行器由包
括美國空軍、美國國防部高級研究計劃局、美國國家航空
和航天管理局、波音幻影工作室以及普拉特&惠特尼公司聯
合研製。這種空氣噴氣式超燃衝壓發動機有望於2025年左
右使美國太空發射能力發生一次革命，尤其是在快速、類
似空射的小型卻重要的軍用航天器發射領域。
如果X－51試飛能夠獲得成功，那麼奧巴馬總統就能夠
做好準備，接受具有革命意義的超燃衝壓動力常規武器“全
球快速打擊”導彈。這種超燃衝壓導彈從加利福尼亞範登堡
空軍基地發射升空後，可在60分鐘內，利用其極強大的動能
衝擊波攻擊地球上任何目標。美國宇航局的X－51項目是該
新武器系統概念內最關鍵的部分。“全球快速打擊”項目直
接由宇航員出身的四星上將、航天部隊司令部司令凱文.奇
爾頓直接負責。
文章指出，這種新能力將賦予美國一種新式常規武器快速攻
擊武器系統，可用於隨時攻擊優先項目，並可提供不完全依
賴彈道導彈的威懾力，即使洲際彈道導彈也是常規武器系統
。“全球快速打擊”超燃衝壓導彈飛行時速可達4000英里，
與其他次音速巡航導彈相比，它們可更迅速地攻擊對恐怖分
子或伊朗和朝鮮導彈來襲導彈。1998年，比爾.克林頓總統下
令利用海軍“戰斧”巡航導彈攻擊本.拉登，但僅數分之差，
便使攻擊目標逃之夭夭。這一事件就說明了美軍對“全球快
速打擊”系統的需要。
美國空軍研究試驗室(AFRL)負責X-51A的項目經理查理.
布林克將說：“在首次超燃衝壓發動機技術實際證明中，每
個X－51飛行器都將飛行數分鐘，飛行數百英里遠的距離。
布林克說，雖然最優先事項是在2015年左右開發出一款“快
速打擊”導彈，但超燃衝壓發動機更像是“太空運輸(space
lift)”，這是令“美國空軍研究試驗室最興奮的地方。”
當由B－52H從4.9萬英尺高空釋放之後，X－51飛行器將
由固體火箭發動機直接提供燃料。通過輕微旋轉保持穩定後
，每個X－51飛行器將爬升至約6萬英尺高空，時速達到4馬赫
。在這裡，固體發動機將被分離。緊接著，在超燃衝壓發動
力的推動下，X－51飛行器爬升至約10萬英尺高空，時速達到
6.5馬赫——時速超過4000英里。
隨著航天飛機及其已有35年歷史的技術的過時，美國空
軍、美國國家航空和航天管理局以及奧巴馬政府發現可突破
大氣和太空界線的超燃衝壓飛行器有著美好的未來。
除吸氣式太空發射外，超壓/衝壓噴氣發動機的組合，
還能使由吸氣式發動機提供動力的飛行器著陸，而不是採用
危險度更高的無動力滑翔，如航天飛行只能靠無動力滑翔著
陸。報道稱，作為一個戰略技術項目，不管近期內會向商業
公司轉移多少，或者會向國際空間戰運送何種貨物，超燃衝
壓發動機的發展都將持續下去。
即使4架X-51飛行器只部分獲得了成功，它們也能加速
先進吸氣式發動機的發展，以供水平起飛太空發射工具使用
。例如，美國國家航空航天局下屬格倫中心(位於俄亥俄州
克利夫蘭市)就對一種名為“開拓者”的航天飛機進行了廣
泛研究，該機無人操控、全重13萬磅、由超燃噴氣發動機提
供動力，可將重300磅的負載送入軌道。
X－51為美國空軍進入太空做準備
此外，美國國防部的“極超音速藍圖”，在很大程度上
也是面向美國進入太空能力，以及導彈或偵察飛行器的應用
。這些超燃衝壓飛機器的應用，將會滿足美國空軍對響應式
太空進入(RSA)的軍事發射器的廣泛需要，這將包括“航空
－航天”能力的無縫隙集成。五角大樓的“極超音速藍圖”
將使美國“具備以同飛機一樣的速度，進入太空、返回地球
、然後再進入太空的能力”。該項目旨在控制美國軍隊及國
家航空航天局所追求的日漸增多的與超燃衝壓飛行器有關的
發展。
報道稱，每架X-51超燃衝壓飛行器，都會由從愛德華茲
空軍基地起飛，向南在太平洋上空飛行的B-52轟炸機投擲。
X-51長26英尺，重2000磅。美國空軍研究實驗室(AFRL)有
關未來應用的一個概念，提及了一種可重複利用、同協和式
飛機一樣大的高超音速運輸機，該機配備有4台X-51所使用
的超燃衝壓發動機。在這一概念中，尾部安裝此類發動機的
是美國空軍的X-37型無人航天飛機，它與從卡納維拉爾角發
射、由“阿特拉斯-5型”運載火箭送入太空且當前正在進行
測試的航天飛機相似。
據飛行器項目的相關部門透露，實際上，今年5月開始
進行的太空測試，本應該於今年2月或3月進行，但由B-52轟
炸機進行搭載測試後，他們發現仍需進一步明確伴隨機與獲
得遙感數據之間的合作。
X-51將使用普惠公司的SJY61超燃衝壓噴氣發動機，使
其速度增加至6.5-7馬赫，同時達到自身衝擊波的最高點，
以增強航空動力與發動機性能。另據X-51的研發機構、美國
空軍研究實驗室推進理事會前會長威廉.博格(WilliamU.Bor
ger)透露，在超燃衝壓飛行器方面，他們還設立了更高的目
標——2025年研發一種“太空快速反應運載工具，其可以開
展與航天飛機所執行的相關行動”。
博格認為這種超燃衝壓飛行器，是航空歷史上排行前四
階段的吸氣式推進裝置發展之一。博格說，第一階段是1903
年萊特兄弟發明的萊特飛行器；第二階段是始於20世紀50年
代的噴氣式發動機的發展，它“徹底改變了飛行器的形狀和
速度”。
在截止到1970年的第三階段中，大型高旁通比的渦扇發動機
，促進了大型噴氣式客機(如波音747)的發展。博格在退休前
指出，當前，超燃衝壓飛行器的發展時代屬於第四階段，它
將使美國具備“維持高超音速飛行並進入太空的能力”
除普惠公司外，位於猶他州的阿連特技術系統公司(ATK
，該公司主要研製航天飛機的固體火箭發動機)，也密切參與
了超燃衝壓飛行器的研製工作，並且還可能會在某開參加超
燃衝壓發動機的生產。
報道指出，美國也在留心這個重要的新推進器領域所存
在的國際競爭。有12個以上的國家已經在超燃衝壓方面取得
了一定程度的進展。目前，中國已經在超燃衝壓技術領域取
得了成果。俄羅斯和法國也在從事超燃衝壓飛行器的研發，
有時兩國還會在該領域內開展合作。此外，澳大利亞與美國
也在合作進行意義重大的超燃衝壓綜合測試。不過，X-51飛
行器是第一個旨在用於長期飛行的超燃衝壓飛行器。
實際上，自1968年X-15火箭飛機項目結束以來，愛德華
茲空軍基地便再也沒有進行這種高速動力飛行測試。對此，
該基地高超音速聯合特遣部隊長官約翰.阿姆斯特朗(JohnAr
mstrong)表示，X-51的出現使這個位於洛杉磯東部莫哈韋沙
漠、富有傳奇色彩的飛行測試中心恢復了往日生機。
超燃衝壓發動機與其他吸氣式動力裝置之間存在
很大差異。傳統噴氣式發動機內部的氣流必須保持在
次音速水平，才能使空氣在幾十個渦輪葉片旋轉的過
程中維持燃燒。即使一架飛機以超音速飛行，傳統噴
氣機中的氣流也必須降到亞音速的速度。而超燃衝壓
發動機的情況則更正好相反。超燃衝壓發動機沒有運
動部件，氣流通過時必須保持超音速的流動速度。超
燃衝壓發動機進氣口也是飛行器整體造型的一個固有
部分。
文章稱，80年代中期，里根總統呼籲研發X-30國
家航空航天飛機。該飛機由超燃衝壓發動機驅動，能
夠在3小時內從紐約飛到東京。儘管美國國家航空和航
天管理局空軍和國防高級研究計劃局從未研製出可飛行
的飛機，但他們開拓性的科技使超音速燃燒衝壓噴氣
發動機推進系統成為了現實。老布什、克林頓和小布
什繼續發展里根的科技工作。奧巴馬政府也批准發展
超燃衝壓發動機導彈，以增加戰略打擊的選項。
而且，X-51導彈的發展也加速了用於太空發射的超燃衝
壓發動機的發展。未來超燃衝壓發動機推進的太空發射
火箭能夠大幅降低成為並提高發射靈活性，因為它們能
使起飛跑道加速至軌道速度的60%，而無須攜帶很重的
氧化劑和容器。
在之前2.4億美元的測試項目中，較小的X-43A氫
氣推進超音速衝壓噴氣發動機可在10秒內加速至9.6馬
赫，近7000英里/小時。其由B-52發射，通過飛馬火箭
發動機達到超音速衝壓噴氣發動機的起動速度。
文章介紹說，在內部空氣流領域的複雜計算機模
型使超音速衝壓噴氣發動機推進成為可能之前，僅能
利用火箭發動機推進的發射器來達到極超音速速度，
其攜帶的氧化劑和金屬容器就占了很大重量。
文章稱，此次試飛將分幾周進行，在太平洋加利
福尼亞沿岸，各X-51將從約5000英尺處的B-52H轟炸機
的機翼吊架中飛出。X-51的速度不如2004年的X-43快
，但它將使用更常見的JP-7煉油燃油和獨特的冷卻設
計，可飛行近400英里。布林克說，它的燃油箱更大，
X-51發動機能夠支持完成一次使命。
對於太空進入任務，未來的超音速衝壓噴氣發動
機驅動火箭將通過吸氣發動機從外界吸收氧氣，然後
利用攜帶的氧化劑轉化為火箭動力，使速度達到約15
馬赫，然後再加速至25馬赫，以進入軌道。從愛德華
茲空軍基地起飛後，各X-51將在洛杉磯北50英里外的
穆古海軍基地的太平洋上空被放出。
普惠公司多年的工程和內部發動機流程模型為X-51的
可用超音速衝壓噴氣發動機行動打下了堅實的基礎，
使其最終能夠進入太空。普惠公司X-51A項目經理喬
治`薩姆說：“我們相信X-51會成為吸氣極超音速飛
行的領軍者。”發動機點火後，先是燃燒乙烯和JP
-7燃油混合物，然後僅燃油JP-7燃油。使用標準JP
碳氫燃料是試驗中的重要部分。各X-51將攜帶270磅
JP-7。
美國佛羅里達州西棕櫚攤普拉特&惠特尼公司氣
動熱分析和系統集成專家迪恩.安德烈亞為“工業物
理學家”網站概述了超燃衝壓發動機的內部流動特性
。這說明了普拉特&惠特尼公司工程師將X－51變成現
實的信心。安德烈亞說：“超燃衝壓發動機的高速進
氣裝置包括飛行器前部、內部進氣口，用於捕獲和壓
縮空氣，以供發動家其他組件加工。與噴氣發動機不
同，超音速運行的飛行器不用機械壓縮機就能得到足
夠的壓力。”
美國空軍研究試驗室X-51A項目負責人布林克稱
，4次飛行試驗有著一個共同的目標：“以盡可能多
的馬赫數點火並加速飛行器。”他認為，與其他所有
飛行試驗一樣，試飛過程中總會出現這樣或那樣的問
題。在4次試驗中，只有2次獲得成功布林克就很高興
了。這4個X－51飛行器無法回收，但在未來的測試中
，測試飛行器可能會配備降落傘，以備回收之用。
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