X-51A代表了航空技術最前沿，中國對高超音速飛行須加以足夠重視

X-51A而不是F-22代表了航空技術的最前沿，中國對高超音速飛行必須加以足夠的重視。“獵隼”代表了未來空天一體化戰場的趨勢，但離實戰化還有很遠的距離。

2009年12月9日，美國空軍委托波音設計的X-51A研究機在B-52的攜載下升空成功，現定於2010年2月正式試飛，最終速度將達到7倍音速。X-51A采用“乘波體”技術，這是一種新穎的飛行機製，和通常飛機采用機翼產生升力的機製迥然不同，特別適宜於在大氣層邊緣以高超音速飛行，一個多小時就可以從西雅圖飛到北京，具有不可估量的軍事和民用潛力。

獲得1億美元的特別經費

美國國會在2007年11月11日就對2008年軍事預算進行修正，決定在4600億軍費開支中，特別撥款1億美元用於發展“獵隼”太空攻擊武器，用於從大氣層邊緣的亞軌道高度以至少6倍音速的高超音速速度飛行，精確攻擊全球範圍內的任何目標，並具有發射衛星和反衛星武器的能力，X-51A是其中的一部分。

“從美國本土發射的力量投送”

獵隼的原名FALCON其實是縮寫，有意和英文中獵隼falcon重名。這是美國國防先進研究規劃局的一個研究計劃，全名為Force Application Launched from Continental United States，意為從美國本土發射的力量投送。

這是一個拗口的說法，說白了，就是下一代的戰略轟炸機。不過這可不是傳統戰略轟炸機的進一步發展，而是打破航空和宇航界限的所謂空天轟炸機。



現有遠程攻擊武器的不足

在現代戰鬥機麵前，傳統戰略轟炸機的自衛火力、速度和高度沒有優勢，打不過也躲不過，所以B-2轟炸機另辟蹊徑，用隱身作為主要的突防和戰場生存手段。但隨著技術的發展，隱身這個金鍾罩被捅出幾個大洞隻是時間問題，到時候B-2這台戲就難唱了。

傳統戰略轟炸機在速度上也不盡人意，空中加油後可以任意攻擊全球目標，但動輒需要十幾個小時的單程飛行時間，打擊行動的及時性不足。美國曾有意將部分洲際導彈換裝常規彈頭，可以在30分鍾內打擊世界任意地點的目標，但終因可能引起敵對核國家的誤反應而作罷。傳統戰略轟炸機在出擊中飛經其他國家的領空也有相關的政治問題。

由於現代戰場上空天一體，近地軌道成為新的製高點，但傳統轟炸機隻能望高興歎。

兩小時內攻擊全球任一目標

有鑒於此，美國空軍致力於發展“獵隼”就不奇怪了。“獵隼”在大氣層邊緣上飛行，高度遠遠超過現有防空導彈的射高，也超過了現有戰鬥機加空空導彈的射高，高達7倍音速的超高速也遠遠超過現有導彈技術的截擊能力，基本上回到60年代初SR-71悠遊高空的光景。但這不僅僅是無武裝的戰略偵察機，而是可以在兩小時內從美國大陸基地飛抵世界上絕大多數衝突熱點實施攻擊的空天轟炸機。

超高速帶來極高的動能

由於“獵隼”的超高空和超高速，投下的炸彈將天然具有極高的動能，較小的炸彈就可以具有極大的威力，對於深藏地下的硬目標尤其有效。由於“獵隼”在亞軌道高度超高速飛行。這也是一個天然的軌道武器的發射平台，可以用於發射衛星、反衛星武器或者其他軌道武器。



當然，矛盾相長，總有一天，可以攔截亞軌道高超音速飛行器的防空武器也會出現，但和研發“獵隼”本身相比，這是一個更加巨大的挑戰，就像衛星早已上天，但可供實戰使用的反衛星武器卻是晚得多的事情一樣。

衛星軌道固定易遭攔截

雖說反衛星武器可以攻擊高度更高、速度更快的衛星，反衛星和攔截亞軌道高超音速飛行器有本質的不同。衛星隻有有限的變軌能力，運行軌道大體固定。反衛星武器發射前，目標衛星早已繞地球無數次，軌道參數都已清楚，反衛星武器可以根據衛星的運行規律“守株待兔”，否則在浩渺的太空裏滿世界追是追不上的。

防空導彈難以攔截高超音速飛行器

亞軌道高超音速飛行器的飛行軌跡像飛機一樣不可預測，而且沒有反複繞地球的事情，探測和攔截是一錘子買賣，可供攔截的窗口也稍縱即逝，攔截難度大大提高。

防空導彈要攔截亞軌道高超音速飛行器，隻要火箭的推力足夠大，要達到足夠的高度和速度不成問題。但問題是，在幾乎沒有空氣的近地空間機動，不能用舵麵，必須大量燃燒燃料、拋射高速燃氣形成足夠的動量才能實現機動。這迫使火箭攜帶大量燃料升空，大大增加了防空係統的體積、重量、成本、和技術難度，同時大大降低係統的機動性和實戰適用性。

激光或者其他“奇跡武器”可能是對抗亞軌道高超音速飛行器的更有效的手段，但離實用性尚遠。



采用“乘波體”原理的X-51A將在大氣層邊緣飛行，極大地減小飛行阻力，提高飛行速度然而，攔截亞軌道高超音速飛行器具有極大的困難，不等於亞軌道高超音速飛行器本身就沒有極大的困難了，不然美國國會就不會僅僅是撥款一億美元，而是一百億甚至更多，加速實戰部署、確保世界霸權了。

第一難題：“乘波體”飛行研究

亞軌道高超音速飛行器具有兩大困難。第一是飛行器本身。

在亞軌道高超音速飛行，巨大的熱障使飛行器的升力、阻力、機動性和熱力學現象緊密相關，主導飛機設計的空氣動力學“升級”為空氣熱動力學，需要對很多本來熟知的現象重新認識。比如說，亞軌道高超音速飛行器不用機翼產生升力，而是用機體本身形成升力體，像水麵由快艇拖帶的滑水板一樣產生壓縮升力。

超音速飛行形成的激波不僅是阻力的源泉，也是飛行器“踩”在激波的鋒麵背後“衝浪”的載體。“乘波體”在大氣層內靠壓縮升力和激波升力飛行，發動機從空氣中汲取氧氣燃燒，加速到飛離大氣層的速度，然後在大氣層外作亞軌道飛行，知道在地球引力作用下重新回到大氣層內，開始下一個循環。這樣的“乘波”飛行既利用了大氣層內的氧氣，避免像火箭一樣被氧化劑占用大量的起飛重量，又得益於大氣層外沒有空氣阻力的好處。

然而，亞軌道高超音速飛行器不僅有亞軌道高超音速飛行段，還有在低空低速起飛、著陸和機動的飛行段，氣動設計必須綜合考慮各方麵的要求。現在的航空航天技術還沒有解決這一問題，X-51A還是靠B-52攜帶升空，取得一定的速度和高度後再靠自身動力加速到亞軌道飛行的。航天飛機沒有完全實現水平起飛、水平著陸和加油後就可再次起飛的初衷，但在再入過程中的亞軌道高超音速機動飛行中獲得了珍貴的第一手經驗，使美國在這方麵領先於世界。

第二難題：超燃衝壓發動機

X-51A依然靠B-52攜帶升空，然後用火箭發動機助推加速，但X-51A動力係統的技術關鍵在於超燃衝壓發動機，這是航空發動機的技術前沿。所以，亞軌道高超音速飛行的第二大問題是動力。

噴氣發動機使用渦輪壓氣機壓縮空氣，然後在燃燒室裏加注燃料、點火燃燒，從噴管裏加速噴出，形成推力。然而，在通常條件下，燃燒鋒麵的擴散速度極限是音速，所以即使在超音速飛行時，噴氣發動機的氣流和燃燒是亞音速的。進氣道的作用之一就是以盡可能小的損失將進氣減速到亞音速。但噴氣速度必須高於飛行速度，才可能提供推力。

隨著速度的提高，這一減速-加速過程的損失越來越大，所以渦輪類的噴氣發動機速度難以超過3倍音速。普通的衝壓式噴氣發動機省卻了渦輪壓氣機，直接靠進氣的動壓壓縮空氣，但燃燒依然是亞音速的。要突破這個關口，隻有采用超音速燃燒衝壓發動機。超音速燃燒衝壓發動機的研究在各國都是保密的。

由於空氣和燃料的混合和燃燒時間極短，燃燒控製像跑步的傳令兵向騎馬的騎兵傳送命令一樣，難度可以想象。超音速燃燒衝壓發動機的工作窗口極其狹窄，錯過一點點，超音速燃燒就不能維持。

在另一方麵，溫度升高使音速升高，不及時補償的話，也會破壞超音速燃燒的條件。目前美國的X-51A代表超音速燃燒衝壓發動機的最高水平，但飛行的持續時間隻有300秒，離實用化還差距很遠。即便是普通的衝壓發動機在低速下也不能正常工作，需要用渦輪噴氣發動機起飛、加速到超音速才能有效工作。X-51A的火箭助推是實驗性的，實用中可能用衝壓發動機將飛行器加速到5倍音速以上，超音速燃燒衝壓發動機才能開始工作。這使得“獵隼”的動力係統將疊床架屋，十分複雜。另一個辦法是用普通重型飛機吊掛起飛，在空中高速飛行時投放，但這限製了“獵隼”的尺寸和重量，也依然有加速到5倍音速以上的問題。在試驗中可以用火箭發動機加速，但實戰化的“獵隼”再依賴火箭動力的話，還不如省卻麻煩，直接當導彈一樣發射得了。

X-51A而不是F-22代表了航空技術的最前沿，中國對高超音速飛行必須加以足夠的重視。“獵隼”代表了未來空天一體化戰場的趨勢，但離實戰化還有很遠的距離。

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