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世界首架高超音速氢动力喷气式飞机:我们目前了解的情况

作者:小编 点击: 发布时间:2025-11-26 18:54

  

世界首架高超音速氢动力喷气式飞机:我们目前了解的情况(图1)

  Hypersonix Launch Systems是一家澳大利亚初创公司,在超音速领域引起了广泛关注。该公司目前的产品组合包括无人驾驶的DART、VISR和Delta Velos验证飞行器,所有这些飞行器均由其创新的氢动力Spartan超燃冲压发动机提供动力。目前,该公司正与盟国军队和NASA合作开发无人飞行器,但其最终目标是将超音速飞行技术应用于商业客运航空。此外, 洛克希德·马丁公司正在研发的SR-72超音速侦察机(黑鸟的继任者)据信也将采用无人驾驶技术。

  还有许多其他公司致力于研发 高超音速氢动力飞机。例如,法国的Destinus Aerospace公司、美国的Hyperion Aerospace公司的HYPERLiner以及欧洲航天局的Invictus项目。目前研发进度较为成熟的最快商用客机是Boom Supersonic Overture,预计巡航速度可达1.7马赫。以下是关于Hypersonix公司将客机速度提升至5马赫以下的愿景。

  20世纪60年代,飞机的速度和体积都在不断增长。当时人们认为,飞机的速度和体积还会继续提升,超音速似乎是下一个发展阶段。波音和洛克希德都研发了自己的超音速喷气式飞机蓝图。然而,事与Kaiyun中国官方入口愿违。航空业转而将重心放在了燃油效率而非速度上。事实上,如今所有在役的商用飞机速度都比跨音速的波音727慢。

  苏联的图波列夫Tu-144是第一架投入使用的超音速客机,苏联赶在英法联合研制的协和式飞机之前将其推向蓝天。然而, Tu-144最终以失败告终,仅执行了极少数的商业客运航班。协和式飞机仅生产了14架,最后一架于2003年退役。如今,超音速旅行作为现代航空旅行的一个细分领域,正重新焕发活力。

  Boom Supersonic公司正在研发一款名为“序曲”(Overture)的超音速客机。该公司目前正在建造原型机。其他公司也在研发超音速客机,例如Spike Aerospace公司正在研发公务机,中国商飞公司也在进行相关研究。但有些公司的目标更为远大,他们希望实现高超音速飞行,即飞行速度超过5马赫。

  目前,众多公司正在研发氢动力高超音速飞行器。澳大利亚的Hypersonix Launch Systems公司便是其中的佼佼者之一。Hypersonix是一家位于澳大利亚布里斯班的小型初创公司,拥有约45名工程、测试和先进制造人员。该公司已引起昆士兰州政府、美国国家航空航天局(NASA)和美国军方的关注和投资。

  Hypersonix公司表示,全球对高超音速技术的兴趣日益浓厚,但其应用范围不仅限于军事和无人机领域。该公司称,业内企业已收到来自“美国航空公司、联合航空和维珍航空等主要航空公司”的订单。该公司预计,高超音速客运将在2030年代成为现实。此外,该公司还预测,到2031年,高超音速技术的投资额将从约54亿美元增长至近130亿美元。

  虽然高超音速载人飞行在技术上是可行的,但要制造出安全可靠的载人飞机,需要大量的工程技术。达到航空安全/监管标准更是难上加难。 高超音速系统很可能在用于商业载人飞行之前,首先 应用于无人驾驶领域,例如导弹、侦察机等等。

  与许多新兴商业技术一样,研发和投资往往来自军方。加州初创公司JetZero就是一个正在进行的例子。该公司计划建造一款中型翼身融合式商用飞机,尽管大部分研发费用由美国空军承担。JetZero 正在为美国空军开发一架全尺寸验证机,目标是在2027年进行首飞。

  Hypersonix公司已被美国国防创新部门(DIU)选中,NASA也支持其DART AE高超音速验证机的发射。DART AE是一款11.5英尺/秒的超音速飞行器,由斯巴达超燃冲压发动机提供动力。预计此次飞行将从位于弗吉尼亚州的NASA沃洛普斯飞行基地进行,如果成功,这将是首次使用绿色氢燃料的持续高超音速飞行。Hypersonix公司还与克拉托斯空间与导弹防御系统公司合作,后者是先进自主飞行器研发领域的领先企业。

  去年,Hypersonix公司从英国国防部获得一份合同,协助英国开发高超音速导弹。值得注意的是,Hypersonix公司认为其技术的应用范围不仅限于客运和军事领域,而是遍及整个航空航天领域。

  Hypersonix创新的核心在于其超燃冲压发动机,该发动机的运行速度可在5马赫至12马赫之间。该公司表示:“我们的超燃冲压发动机和高超音速飞行器采用新太空领域的最佳实践进行设计和工程,旨在颠覆全球市场。 ” 虽然全球有超过100家小型运载火箭公司正在研发,但只有少数公司使用绿色氢作为燃料,而且没有一家公司将超燃冲压技术用于小型卫星发射。值得注意的是,这些超燃冲压发动机采用3D打印部件制造。

  Hypersonix公司对其Spartan超燃冲压发动机表示:“ Spartan是世界上首款完全3D打印的超燃冲压发动机,与定制制造方法相比,在性能、可靠性、交货时间和成本方面均具有优势。 ” 这些吸气式发动机采用3D打印高温合金制造,设计可重复使用且燃料效率高,并且由于使用氢气作为推进燃料,因此只排放水蒸气。

  氢被视为未来的燃料,尽管仍有许多重大的工程挑战需要克服。预计到2030年,清洁氢的价格将降至每公斤2至4美元之间。多家公司正致力于将氢燃料变为现实。其中一个悬而未决的问题是如何高效地运输氢,因此 总部位于美国的H2 Clipper公司正在努力开发一种飞艇,作为氢气的“空中管道”。

  DART是一款长3米(10英尺)的一次性超燃冲压发动机技术验证机。它是世界上首个完全采用3D打印技术制造的、由高温合金构成的超音速飞行器。其设计航程约为600英里,速度可达7马赫。VISR是一款更大的可重复使用多用途超音速飞行器,专为国防应用而设计。它的设计目标是加速至5马赫至10马赫,并能在常规跑道上着陆。该飞行器旨在为军方提供一个可快速部署的测试和情报、监视与侦察(ISR)平台。

  Hypersonix公司将Delta Velos描述为一个完全可重复使用的系统,有效载荷为110磅(约50公斤)。它能够依靠超燃冲压发动机动力飞入太空,“从而可以从任何发射场进入任何轨道”。许多类似的系统可能需要数月才能发射,而Delta Velos的目标是将发射时间缩短至几天。第四款飞行器是虚拟的HyperTwin X。它允许任务规划人员、工程师和作战管理系统规划人员在现实世界中建造和飞行之前,在虚拟世界中模拟高超音速概念。其目的是进行“虚拟飞行测试和训练高超音速探测算法”。

  这些高超音速飞行器设计轻巧,且能耐受极端温度。它们采用耐高温材料制造,例如陶瓷基复合材料。此外,这类高超音速飞行器需要不止一套推进系统。 由于超燃冲压发动机在低速飞行时无法工作,Hypersonix公司正在研究利用火箭助推或火箭辅助发射技术,将飞行器提升到超燃冲压发动机能够正常工作的高度和速度。

  或许有一天,Hypersonix或其他公司能够将高超音速载人飞行推向商业市场。但这很可能要等到军事和无人机领域的技术成熟之后。指望在2030年代实现载人飞行未免过于乐观。更可能的情况是,要等到2040年代。尽管如此, 中美之间的大国竞争正在推动高超音速技术的快速发展,这应该有助于该技术更快地走向成熟。

  Hypersonix是少数几家明确将载人飞行列为目标的高超音速初创公司之一。即便如此,该公司目前仍专注于导弹和卫星发射,其主要资金来源是国防领域。

  如果超音速旅行最终成为现实,初期将主要面向特定航线上的高消费乘客群体。从第一艘载人飞艇齐柏林飞艇到泛美航空的“飞剪号”再到协和式飞机,航空航天业的发展历程正是如此。Boom Supersonic公司也正朝着这个方向发展。他们的“序曲号”计划执飞主要城市之间的特定干线航线,搭载高消费的商务人士和其他客户。

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