從萊特兄弟在1903年實現(xiàn)人類首次動力飛行的那一刻起，航空技術就在不斷突破速度的界限。 如今高超音速飛行技術正面臨著一個與萊特兄弟時代相似的根本性挑戰(zhàn)：如何在突破音速五倍以上的極端環(huán)境下實現(xiàn)可控飛行。 高超音速飛行和常規(guī)飛行存在著本質性的差別。
當飛行速度超越馬赫5（大約6100公里小時）之時空氣分子便會出現(xiàn)劇烈的變化，進而產生等離子體，如此一來，像傳統(tǒng)的機翼以及副翼之類的控制面便會完全失去效用。 這種極端環(huán)境之下，飛機表面溫度，或許能夠超過2000攝氏度，常規(guī)的材料，在這樣的溫度之下，會快速地熔化。
這些技術難題，導致了一系列連鎖反應。 為了應對高溫，飛機需要配備先進的隔熱系統(tǒng)，和冷卻裝置。 為了提供足夠的推力，需要更大，更重的發(fā)動機系統(tǒng)。這些額外的重量，又反過來要求更強的升力，形成了一個難以突破的技術死循環(huán)。 工程師們正在探索多種創(chuàng)新方案，用以應對這些挑戰(zhàn)。
其一方案為，利用等離子體控制技術，借助電磁場去操控高溫氣流，以此取代傳統(tǒng)的機械控制面；其二是SABRE發(fā)動機，其能夠于大氣層內，實現(xiàn)噴氣式與火箭式推進的無縫切換。 最新的突破來自于材料科學領域。 研究人員正在開發(fā)能夠承受極端溫度的新型合金，并探索主動冷卻技術，通過在機身表面循環(huán)燃料來吸收熱量。 2024年3月，Stratolaunch公司成功測試了其Talon-A高超音速試驗機，這標志著商業(yè)高超音速飛行向前邁出了重要一步。 不過這些技術層面的進步，依然不能夠徹底地化解高超音速飛行所面臨的根本性難題。
當下的解決辦法，要么依靠較為復雜的冷卻體系，要么需要價格高昂的特殊材料；這些情況，都對高超音速飛機的實際應用產生了限制。 展望以后，真正的突破，或許得要全新的想法。 有些公司，正在對氫燃料技術進行摸索，這樣不但能給出更高的能量密度，還能把燃料自身當作冷卻媒介。 在這同時，另外一些研究人員，在尋覓新型推進系統(tǒng)，像渦輪基復合循環(huán)發(fā)動機之類的，盼望能在不一樣的速度區(qū)間，達成最佳性能。經(jīng)由這些創(chuàng)新之舉，我們也許可以看到航空領域的重大進步。 高超音速飛行技術的發(fā)展正處于關鍵時期。 雖然我們已經(jīng)取得了顯著進展，但要實現(xiàn)安全、可靠經(jīng)濟的高超音速飛行，仍需要在材料、推進控制等多個領域實現(xiàn)突破性創(chuàng)新。 就像萊特兄弟通過創(chuàng)新性的三軸控制系統(tǒng)解決了飛行控制問題一樣，未來的某個突破可能會徹底改變高超音速飛行的游戲規(guī)則 |
