“钱学森弹道”引领着未来“高超声速飞行”研究，我国名列前茅

1946年，钱学森先生提出了“高超声速飞行”的概念，距今已经有70多年的时间，钱学森先生提出的这个概念极具超强的前瞻性。“高超声速飞行”的概念也让很多国家前仆后继的去研究。

自古以来人类对于速度和飞翔的追求从来就没有停止过，中国的风筝应该算得上是最古老的飞行，但从科学的角度来说，真正的飞行器是在1903年由莱特兄弟发明的飞行者1号，飞行者1号的飞行距离虽然只有短短200m，但是它的出现对于人类来说意义重大，这也是人类最开始摸索到的试飞阶段，经过30年代期间的亚声速阶段之后，到40年代开始超声速飞行的时代就已经诞生了，到后来60年代的时候，超声速的客机开始诞生，然后这种客机就一直飞到了21世纪，从21世纪开始，高超声速飞行的概念又开始重现光芒。最早的高超声速飞行器应该算是德国制造的v2火箭。

对于人类来说，发展先进的飞行器能够不断的提高人类进入空间和探索空间的能力，这种能力如今已成为了各国之间科技竞争的焦点，还是国家综合实力的一种象征。谁也没有想过70年后的今天，全世界都争相往钱学森先生提出的高超声速飞行这个坑里跳，就连美国和俄罗斯也不例外，而中国在这一领域的综合实力早已名列前茅，是连美国都不可否认的存在。

的确，人类对于速度的追求从来都没有停止过，世界上不少国家也一直在致力于高超声速飞行器的研究。从90年代开始，人类还提出了一个更高的愿望，那便是在一个小时之内到达地球的任何一个角落，想要实现这个愿望，那就必须依赖于高超声速飞行。

近些年来，各国都把高超声速飞行器的研究当成了明星武器。有军事专家表示，一旦将这种武器运用于服役，那么各国现有的防空体系将会全部清零。为了抢占这种新技术的高地，各国科技工作者都在全力以赴的研究高超声速飞行技术。目前世界各国仍旧在对高超声速飞行的关键技术展开研究，并且已经取得了一定的进展，这其中主要以中国、美国和俄罗斯为主。

经过这几年来的科研成果，高超声速飞行器已经有了基本的雏形，例如X51型号的高超声速巡航导弹，x37B型号的高超声速空天飞机和HTV2型号的高超声速火箭助推器等都相继问世。

21世纪是高超声速空天飞行的世纪，这种技术的军事价值和经济价值都是无可比拟的，它指引了人类在科学界的研究方向。

“高超声速”这个术语也是钱学森先生在20世纪40年代的首创，除此之外，钱学森先生还提出了高超音速滑翔飞行弹道，这便是后来著名的“钱学森弹道”，“钱学森弹道”是高超声速武器试验的理论基础。至今为止，不论是美国，中国还是现在的俄罗斯，基本上所有的高超声速飞行器采用的都是“钱学森同志弹道”，这样就是为什么当年美国始终不愿钱学森先生回国的原因之一。一名世界顶尖科学家为国家起到的作用，实在不是几个师的力量可以轻松比拟的。

1946年，钱学森先生将马赫数超过五的飞行定义为超高速飞行。所谓马赫数的概念其实就是飞行速度与声速的倍数，1马赫就表示1声速的1倍飞行。那么高超声速飞行的意义就是要求飞行器的飞行速度超过声速的五倍，也就是说飞行器的飞行速度每小时应大于6000km，这也是高超声速飞行器的主要特征之一。与传统飞行器相比，高超声速飞行器的飞行速度更快、飞行高度更高。

在钱学森先生关于高超声速飞行的理论发表之后，许多国家都认为未来宇航领域的新趋势就是高超声速飞机。一旦人们能够完全掌握这种飞行技术，那么人类便能实现短时间内到达世界各个角落的梦想，这也帮助人们消除了时差的概念，相对于当下社会里普遍使用的飞机来说，高超声速飞机的出现能让人们实现短时间内全球旅行的目标。然而要想实现高超声速飞行却不是件容易的事情，这其中还有许多问题等待着科学家们去解决。

实现高超声速飞行，首先要做的就是通过风洞的试验，还需对空气动力学的相关参数进行考证。飞行器在风洞形成的特定气流的试验舱里飞行，其实就是在模仿飞行器在空中飞行的状态，科学家们需要在这个过程中测量空气动力学的相关参数，因此风动这项试验装置的设立实际上就相当于飞行器的摇篮。想要发展高超声速飞行器，首先就必须具备先进的高超声速风洞。这是模拟高超声速飞行器在飞行时空气对于飞行器产生的各种作用，这其中还包括气动加热、气摩擦、动力压力的各种试验装置，只有首先在风洞里实现完成试验之后，才能为后来的高超声速飞行器设计提供数据支撑。

1955年，钱学森先生回国之后便亲自建立了中科院力学研究所，与空气动力学家郭永怀一同投入于风洞的研究当中。在试验的过程中，实验室还出过多次事故，最严重的一次还把房子都给炸了。1958年中国在风洞的研究上面终于实现了从0~1的突破。但这却远远未曾实现高超声速飞行的这一目标。风洞技术在我国至今已经持续走过了60多年的历程，也是国家重点支持的重大科研项目，先后经历了4代科学家，这些科技工作者都将自己的青春岁月和毕生的精力全部都投身到高超声速飞行技术的研究方面，如今我国在这个领域的研究水平已经处于世界的领先地位。

在高超声速的延伸范围内，高超声速武器也成为了许多国家重点研究的内容，这其中主要包括高超声速导弹、高超声速飞机和高超声速滑翔飞行器等，这种高超声速武器作为作战主动权的战略性制高点，世界各国均对其发展高度重视，其发展竞争已明显呈现一种白热化趋势，特别是美国更是超声速武器直接视为第三次抵消战略的核心装备之一，在不断加持经费的基础上，美国不但联合国防部及各军种合力推进了多个类型的高超声速武器研发，并且不少项目均已进入了生产及试飞阶段。从上个世纪40年代开始，美国便开始针对高超声速武器的研究实行了x计划。

1947年飞行速度为3马赫的x2飞行器问世。在这之后，美国又连续制造了30多款高超声速飞行器。X15和X20更是其中的佼佼者，其中x15创造了6.72马赫飞行速度以及108km飞行高度的世界纪录，而x20则是依赖飞行器地面滑翔的无动力方案。俄罗斯关于高超声速武器发展也较为迅速，在2017年12月开始，匕首高超声速导弹已经达到了2000km，并且在俄罗斯境内已经同步完成了飞行试验和战斗置办任务。除此之外，俄罗斯对锆石高超声速反舰导弹的研究目前已经进入了批产阶段，并表示后续还将继续发展潜射型和空射型导弹。

在进入21世纪之后，美国和俄罗斯等多个国家在关于高超声速飞行器发展方面已经逐渐形成了两条技术路线并行的格局：一是美国在技术积累上发展出了助推滑翔式高超声速飞行器。如美国拥有htv1和h TV2以及俄罗斯的4202飞行器都属于这种类别。二是以超燃冲压发动机为动力的高超声速飞行器。还有其他国家像日本、法国和澳大利亚等国家也在不断的提高高超声速武器技术，加速开展有关武器的研制。例如法国的v max、印度的高超声速技术验证器以及日本的超高速滑翔弹等项目，都是对高超声速武器研发的详细部署。像美国和俄罗斯这些顶尖的新概念武器其实都是中国著名科学家钱学森先生大胆设想和推理的产物。

尽管目前世界上对于高超声速武器的研究发展迅猛，但仍存有不少技术风险的壁垒。首先，高超声速飞行需要一种合适的发动机，当飞行器的飞行速度满足高超声速飞行的条件下，随着飞行速度不断提高，传统的发动机已经不够满足这种飞行条件了。这种问题直至今日依然困扰着高超声速飞行器，并且也一直都是最大的核心难题。后来科学家们便提出了一种全新的超燃冲压发动机的概念，在飞行速度超过2.5马赫之后，飞行器便会选择这种超燃冲压发动机作为动力。这种发动机，整体结构简单，理论上来说是需要涡轮和压气机，工作原理便是用被激波压缩过的氧气在极短的时间内点燃燃料从而产生推力。

关于高超声速的飞行器发动机也必须采用超声速燃烧设计。超声燃烧便意味着在有限的时间和空间内燃烧过程的时间要精确到几毫秒，甚至在1毫秒的时间内完成。除此之外，这种燃烧情况下还要保证发动机持续稳定工作。然而这种超燃冲压发动机的研发进展速度缓慢。至今为止，世界上的许多国家对这种技术仍旧处于探索阶段，超燃冲压发动机远未发展成熟。这样看来，未来首先应用于实用阶段的很有可能是无动力滑翔设计的高超声速飞行器，这种飞行器避开了动力方面最大的技术难点，并且在现实生活中也存在极大的军事性能需求，将可能成为最先付诸实用的一类产品。此外在在中远程弹道导弹上应用这种无动力滑翔设计的高超声速飞行器也有极大的性能优势。

高超滑翔射击会形成一种差异极大以及难以预料的飞行轨迹，相较于传统的弹头，这能对现有的防空反导系统形成一种突破性的威胁。其次，在进行高超声速飞行的过程中，飞行器机体周围的温度会持续升高，最高的时候可以达到几千摄氏度，这是一种严酷的气动加热环境，也就是科学家们常说的热胀问题。普通的飞行器是无法承受这种高温的，这便需要对高超声速飞行器进行专门有效的热防护设计。只有研制出一种轻质，耐高温的防热材料，才能使飞行器实现长时间飞行的目标，然而直到目前为止，世界上关于高超声速飞行器的热防护问题依旧没能得到妥善的解决方式。

还有就是高超声速飞行器的外形布局设计方面，为了使高超声速飞行器同时保证实现远程快速和大范围的机动能力。飞行器就必须在具备高深足笔的同时，还要兼顾飞行稳定性和可操纵性。这种外形布局设计的难度是极大的。虽然人类早在70多年前就完成了高超声速的突破，但是直到今日为止，大气层内的高超声速飞行依然是属于技术顶端的一项极限挑战。这也是人类突破宇宙速度的必经之路。而今在高超声速武器研发热潮中，不少国家的试飞任务都可以实现自动化控制。这对于航天载人的需求大大降低，也直接减少了人员的伤亡风险。

高超音速武器和飞行器最大的特征之一就是相比一般的洲际弹道导弹具有极高的机动性和极快的速度性。因此这种武器是难以被拦截下来的，这便意味着我国的高超音速导弹可以以极高的速度从任意方向或者角度对美国实施打击。我国获得的这种先进能力比西方的任何一个国家都要领先10年以上。美国战略司令部司令查尔斯理查德上将也承认，中国在高超音速导弹领域的技术比起西方的任何导弹技术都遥遥领先10年左右，这种局面可能使美国的核武器造成的威慑力丧失，并且将对当前的核战略稳定产生严重的影响，亦将对美国的安全利益构成重大威胁。

在会议上，查尔斯理查德上将重点讲到中国在2021年7月份进行的一次高超音速武器战略试验。中国在短短的100多分钟内携带高超音速滑翔弹头的新型洲际导弹的飞行距离就达到了4万km，并在绕地球飞行一圈后准确命中了地面目标，迄今为止我国的这枚导弹是也是人类历史上飞行时间最长飞行距离最远的对地攻击武器。

随着中国加大了在东风41洲际导弹、轰20战略轰炸机以及096战略核潜艇上的投入，中国的核力量现今已经取得一定程度的进步。除此之外，中国在高超音速导弹领域取得的成就是非常明显的，因此美国也需要重新审视中国的军事综合能力。