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作為美國(guó)空軍、NASA和DARPA聯(lián)合提出的一項(xiàng)計(jì)劃，X－51A驗(yàn)證機(jī)采用了普惠-羅克達(dá)因公司研制的一臺(tái)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，旨在驗(yàn)證吸氣式高超聲速推進(jìn)技術(shù)的可行性。美國(guó)空軍對(duì)于這項(xiàng)計(jì)劃寄予厚望，在各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)先后取得重大突破后，熱切期待驗(yàn)證試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，從而為第一種高超聲速巡航導(dǎo)彈的順利問世鋪平道路。6月25日，波音公司已經(jīng)將第一架X－51A驗(yàn)證機(jī)運(yùn)抵愛德華茲空軍基地，隨后馬不停蹄地開始了各項(xiàng)地面測(cè)試，首次試飛正在蓄勢(shì)待發(fā)。

設(shè)計(jì)目標(biāo)著眼應(yīng)用

X-51A計(jì)劃可以看作是美國(guó)“國(guó)家空天飛機(jī)”(NASP)計(jì)劃和X-43計(jì)劃的一個(gè)延續(xù)。NASP計(jì)劃的目標(biāo)是研制和驗(yàn)證一種超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的X-30驗(yàn)證機(jī)，按照設(shè)想，投入使用的空間飛機(jī)將能夠從常規(guī)跑道上起飛，達(dá)到至少M(fèi)25的進(jìn)入空間速度，在低地球軌道飛行，重新進(jìn)入大氣層，最后在跑道上著陸。NASP計(jì)劃是誘人的，但是因?yàn)檫^于雄心勃勃而在技術(shù)上力不從心，最后在1992年被取消。此后，NASA在2004年成功地實(shí)現(xiàn)了X-43A驗(yàn)證機(jī)的試飛，驗(yàn)證了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生足夠的推力來加速飛行器。其后，NASA把各項(xiàng)航空研究計(jì)劃的投資轉(zhuǎn)移到空間領(lǐng)域，于是，X-43計(jì)劃的后續(xù)發(fā)展被迫終止。

X－51驗(yàn)證機(jī)的問世則是作戰(zhàn)需求的直接牽引，經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)10年的研究與試驗(yàn)階段。早在20世紀(jì)90年代末，DARPA就在“先進(jìn)快速反應(yīng)導(dǎo)彈驗(yàn)證機(jī)”(ARRMD)計(jì)劃中開始初步從事有關(guān)乘波機(jī)的軍事應(yīng)用研究。作為這項(xiàng)工作的延續(xù)，美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)在2003年初制訂出一項(xiàng)“吸熱式碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)飛行驗(yàn)證機(jī)”(EFSEFD)計(jì)劃，后來改稱為“超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)驗(yàn)證機(jī)一乘波機(jī)”(SED－WR)。2004年1月，AFRL選擇了波音公司(負(fù)責(zé)機(jī)體)和普惠公司(負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī))的聯(lián)合研制隊(duì)伍，要求制造一架SED—WR飛行試驗(yàn)平臺(tái)。2005年9月27日，美國(guó)空軍正式批準(zhǔn)將SED－WR試驗(yàn)平臺(tái)命名為X-51A驗(yàn)證機(jī)。

幾易其名后，X-51A計(jì)劃承擔(dān)起一個(gè)主要任務(wù)：通過飛行試驗(yàn)來驗(yàn)證超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)是否成熟及其可行性。AFRL負(fù)責(zé)X－51A計(jì)劃經(jīng)理查爾斯·布瑞克表示，這項(xiàng)計(jì)劃的近期目標(biāo)是應(yīng)用于一種高速、遠(yuǎn)程作戰(zhàn)響應(yīng)的攻擊武器，但是最終目標(biāo)是用于作戰(zhàn)響應(yīng)的空間平臺(tái)。由此看出，如果試飛達(dá)到預(yù)期性能目標(biāo)，那么X-51驗(yàn)證機(jī)所具有的氣動(dòng)外形和推進(jìn)系統(tǒng)將會(huì)成為高超聲速巡航導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)構(gòu)型。因此，X-51A計(jì)劃朝著最終發(fā)展高超聲速導(dǎo)彈以及空間運(yùn)載火箭邁出了實(shí)質(zhì)性的第一步。

隨著超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的日益成熟，X-51A驗(yàn)證機(jī)開始逐漸步入人們的視野。據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，在位于五角大樓E區(qū)一間寬敞的辦公室內(nèi)，美國(guó)空軍首席科學(xué)家馬克·劉易斯的咖啡桌上放著一個(gè)X－51A模型。在回答有關(guān)高超聲速巡航導(dǎo)彈的發(fā)展前景時(shí)，劉易斯表示對(duì)于這個(gè)研制項(xiàng)目充滿了十足的信心，并強(qiáng)調(diào)X－51驗(yàn)證機(jī)不只是實(shí)驗(yàn)研究，其設(shè)計(jì)直接著眼于應(yīng)用。

據(jù)美國(guó)空軍初步估計(jì)，以X-51A驗(yàn)證機(jī)的最大飛行重量1050千克為參考，未來發(fā)展的巡航導(dǎo)彈可以攜帶110千克載荷，射程達(dá)到1100千米以上，在摧毀目標(biāo)時(shí)依靠高超聲速所產(chǎn)生的動(dòng)能，獲得殺傷效果。這種新型巡航導(dǎo)彈與AGM－158“聯(lián)合防區(qū)外空對(duì)地導(dǎo)彈”具有相近的尺寸，可以利用B－52和其它噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)射。同時(shí)，它使用JP－7噴氣燃料，而不是火箭燃料，因此能較好地適合于現(xiàn)有的后勤保障體系。

乘波構(gòu)型反復(fù)優(yōu)化

X-51驗(yàn)證機(jī)在總體布局上采用了楔形頭部、升力體機(jī)身、腹部進(jìn)氣道和控制面，因此看起來介于航天飛機(jī)和未來風(fēng)格的巡航導(dǎo)彈之間。據(jù)介紹，X-51驗(yàn)證機(jī)的長(zhǎng)度為4.26米，采用標(biāo)準(zhǔn)的鎳合金制造，空重約635千克。它的頭部采用了鎢材料，外部覆蓋了二氧化硅隔熱層，以承受高溫載荷。在高超聲速飛行時(shí)，由于面臨著壓力、阻力和高溫等因素的影響，X-51A驗(yàn)證機(jī)不得不充分考慮飛行控制的要求，為此，它在機(jī)身后部采用了4個(gè)控制面，下方的2個(gè)控制面主要起到俯仰控制作用，上方的2個(gè)控制面主要起方向控制作用。

X-51A驗(yàn)證機(jī)采用了將高超聲速飛行中極度惡劣的某些不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素的方法。例如，飛行器在大氣中以高超聲速的速度穿過空氣時(shí)，將相繼產(chǎn)生一系列激波，會(huì)帶來極大的波阻。為此，X-51驗(yàn)證機(jī)采用了一種乘波構(gòu)型，采用專門設(shè)計(jì)的尖銳頭部，可以按精確設(shè)計(jì)角度來分布和組織所需的激波系，使激波系產(chǎn)生的所有壓力直接作用在機(jī)體下方，從而提供升力。

與此同時(shí)，X-51A驗(yàn)證機(jī)通過乘波構(gòu)型，將高超聲速下氣流產(chǎn)生的激波聚集在腹部的矩形進(jìn)氣口，起到壓縮空氣的作用。利用一個(gè)隔離段將高壓氣流調(diào)節(jié)到適合于燃燒室工作需要的穩(wěn)定壓力，盡管將氣流減速會(huì)增加飛行器的阻力，但是可以實(shí)現(xiàn)更加完全的燃燒。隨后，壓縮空氣和霧化的JP-7噴氣燃料混合，在點(diǎn)火燃燒后，產(chǎn)生推力。因?yàn)楦叱曀俚娘w行速度持續(xù)產(chǎn)生的溫度高達(dá)4500度，燃料還作為冷卻劑，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)壁面被熔化。

在外形優(yōu)化過程中，X-51A驗(yàn)證機(jī)充分利用了珀杜大學(xué)宇航學(xué)院斯蒂芬·斯尼德爾教授通過靜音風(fēng)洞試驗(yàn)所取得的一些研究成果。首先是維持空氣以紊流狀態(tài)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室，保持超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。X-51A驗(yàn)證機(jī)在腹部采用了一個(gè)戽斗形的整流罩，空氣以沖壓方式進(jìn)入超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道。在高超聲速下，空氣以紊流狀態(tài)進(jìn)入到進(jìn)氣道內(nèi)非常關(guān)鍵，否則將出現(xiàn)進(jìn)氣道“不起動(dòng)”現(xiàn)象。

為此，研究人員在進(jìn)氣道附近設(shè)計(jì)了一個(gè)具有金屬凸起的擾流器區(qū)域，可以將空氣從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。通過大量的風(fēng)洞試驗(yàn)，他們更好地理解了這種“粗糙引發(fā)轉(zhuǎn)捩”的機(jī)理，同時(shí)更加精確地測(cè)定這些擾流器的位置，并確定出它們?cè)跈C(jī)體表面凸起的高度。結(jié)果表明，這些擾流器應(yīng)該加高到最初設(shè)計(jì)值的兩倍。

其次是增加X-51A驗(yàn)證機(jī)上表面的層流范圍，以減小摩擦，避免增加阻力和由此產(chǎn)生的熱量，防止可能導(dǎo)致的飛行器燒蝕或解體。研究人員將溫度敏感漆涂在一條尼龍帶上，然后嵌入到X-51A模型中，測(cè)量試驗(yàn)過程中模型表面溫度的變化。隨著溫度的升高，尼龍帶上發(fā)出藍(lán)光的油漆相應(yīng)地變化出紅光，紅光的強(qiáng)度顯示出表面的溫度高低。研究人員們讓風(fēng)洞在靜音狀態(tài)和高噪音狀態(tài)之間來回轉(zhuǎn)換，從而能夠有效地比較兩種模態(tài)下的數(shù)據(jù)特性。

核心技術(shù)日益成熟

自從2000年以來，普惠·羅克達(dá)因公司的高超聲速計(jì)劃隊(duì)伍利用X-43計(jì)劃研制出世界上第一臺(tái)實(shí)用型碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的地面驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)(GDE－1)，首先解決了碳?xì)淙剂铣紱_壓發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)

構(gòu)冷卻問題。2003年，GDE－1發(fā)動(dòng)機(jī)首次試車。它采用了一種開環(huán)燃油系統(tǒng)，其中，一股燃油用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，而另一股燃油在被加熱后噴入超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中。

在此基礎(chǔ)上，美國(guó)空軍在2004年1月將一項(xiàng)價(jià)值1.4億美元的合同授予了普惠公司領(lǐng)導(dǎo)的一支研制隊(duì)伍，繼續(xù)發(fā)展GDE-2發(fā)動(dòng)機(jī)，用于SED-WR平臺(tái)的試飛。作為美國(guó)空軍在NASA試驗(yàn)的第一臺(tái)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，GDE-2發(fā)動(dòng)機(jī)首次采用了閉環(huán)燃油系統(tǒng)，通過燃油來冷卻結(jié)構(gòu)。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)就可以采用鉻鎳鐵合金來制造，而無需采用更加特殊的高溫材料。

作為X-51驗(yàn)證機(jī)的動(dòng)力裝置，SJX61－1發(fā)動(dòng)機(jī)(簡(jiǎn)稱X－1)的首臺(tái)樣機(jī)在2006年10月開始地面試驗(yàn)，驗(yàn)證了可以在M4.5～6.5范圍內(nèi)的加速和穩(wěn)定工作。通過X-1發(fā)動(dòng)機(jī)，普惠·羅克達(dá)因公司已經(jīng)證實(shí)了這種推進(jìn)技術(shù)已經(jīng)不再局限于技術(shù)研究的范疇內(nèi)，完全可以投入實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)基于x一1型的下一代實(shí)用發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)在制造之中。

隨著研制工作的順利進(jìn)展，普惠·羅克達(dá)因公司研制出SJX61-2(簡(jiǎn)稱X-2)發(fā)動(dòng)機(jī)，解決了總體結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)暴露出的一些問題，降低了X-51A驗(yàn)證機(jī)發(fā)射試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)。X-2發(fā)動(dòng)機(jī)是一種實(shí)用化的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了一個(gè)全權(quán)限數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)和一個(gè)閉環(huán)熱管理系統(tǒng)，地面試驗(yàn)中利用了X-51A驗(yàn)證機(jī)的乙烯瓶和燃油泵。

作為超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)投入實(shí)用前的一個(gè)關(guān)鍵，X-2發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的閉環(huán)燃油系統(tǒng)，可以有效地實(shí)現(xiàn)熱交換平衡。當(dāng)飛行器加速飛行時(shí)，必須一直保持熱交換平衡。燃油控制系統(tǒng)必須保持足夠的燃油在整個(gè)結(jié)構(gòu)中流動(dòng)，以保持其冷卻，同時(shí)，燃油也獲得了足夠的熱量，可以比較容易地燃燒，而不會(huì)出現(xiàn)再次循環(huán)或者因多余而放出。因此，燃油流動(dòng)過程必須在不同的馬赫數(shù)下不斷調(diào)整，才能確保足夠的冷卻、獲得足夠的熱量，從而產(chǎn)生最大推力。

在X-51A驗(yàn)證機(jī)內(nèi)，燃油從X-2發(fā)動(dòng)機(jī)壁面內(nèi)的細(xì)微通道中流過。當(dāng)燃油從前向后流過整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，其熱量與熱交換器平板內(nèi)的一種催化涂層相結(jié)合，在分解JP-7燃料后，燃油被向前輸送到熱燃?xì)夥峙溟y，將汽化的燃油噴射進(jìn)入燃燒室。

從技術(shù)角度值得關(guān)注的是，燃油噴射位置的調(diào)節(jié)是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用化的另一個(gè)關(guān)鍵方面。研制人員摸索出不同工作狀態(tài)下的燃油噴射位置，確保了燃燒過程保持熱平衡。起動(dòng)點(diǎn)火時(shí)，X-2發(fā)動(dòng)機(jī)先在燃燒室內(nèi)噴射乙烯，隨著乙烯的燃燒和放熱，再將燃油噴入發(fā)動(dòng)機(jī)，與乙烯混合后，同時(shí)進(jìn)行燃燒，在數(shù)秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱平衡。

在超聲速流動(dòng)中，空氣和燃料必須在幾毫秒內(nèi)混合并燃燒。從穩(wěn)定工作角度來看，燃料燃燒的位置應(yīng)該盡可能地靠近進(jìn)氣道的進(jìn)口，而且不會(huì)導(dǎo)致激波前移。因此，首先讓燃油向發(fā)動(dòng)機(jī)后方噴射，然后，當(dāng)飛行器逐漸加速和動(dòng)壓逐步增加時(shí)(這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)很難接近進(jìn)氣道“不起動(dòng)”的狀態(tài))，再向前方噴射。在較低馬赫數(shù)下，燃油在燃燒室內(nèi)相對(duì)靠后的位置釋放熱量；在較高馬赫數(shù)下，發(fā)動(dòng)機(jī)則較為靠前地噴射燃油，以便在飛行器加速時(shí)可以有效地提高性能。

試飛工作緊鑼密鼓

從地面試驗(yàn)過程來看，X-51A計(jì)劃進(jìn)展比較順利。2008年11月，普惠·羅克達(dá)因公司把為X-51A驗(yàn)證機(jī)研制生產(chǎn)的4臺(tái)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)全部交付給波音公司。目前，波音公司已經(jīng)將編號(hào)SJY61－4發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到X-51A驗(yàn)證機(jī)內(nèi)，再安裝上級(jí)間段和經(jīng)過改裝的陸軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)的助推器，裝配成為一個(gè)完整的試驗(yàn)系統(tǒng)，全長(zhǎng)為7.65米。這個(gè)率先完成的試驗(yàn)系統(tǒng)又稱為靜態(tài)試驗(yàn)飛行器(STV)，將接受全面的地面振動(dòng)與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，然后再翻新為第4架驗(yàn)證機(jī)。

今年2月，飛行試驗(yàn)準(zhǔn)備工作已經(jīng)在德萊頓飛行研究中心正式啟動(dòng)。6月25日，該中心在接收到第一架X-51A驗(yàn)證機(jī)后，接著從7月6日起開始了與B-52飛機(jī)實(shí)施各項(xiàng)地面兼容試驗(yàn)。按照預(yù)定計(jì)劃，第一次系留飛行試驗(yàn)于8月在愛德華茲試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，主要測(cè)試各條通信與遙測(cè)線路。模擬演練預(yù)計(jì)將于9月在太平洋上空進(jìn)行，到時(shí)將采用數(shù)架P-3飛機(jī)來記錄和中繼遙測(cè)數(shù)據(jù)。

早在去年1月28日，美國(guó)空軍第412試驗(yàn)聯(lián)隊(duì)下屬的高超聲速飛行試驗(yàn)隊(duì)伍就與波音公司展開合作，開始在本尼菲爾德(Benefield)微波試驗(yàn)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的天線測(cè)試工作，以確保X-51A驗(yàn)證機(jī)的各種天線及其通信系統(tǒng)都能夠正常工作。X-51A驗(yàn)證機(jī)采用了飛行終止系統(tǒng)天線和遙感天線，用于傳輸飛行性能和發(fā)動(dòng)機(jī)等各種參數(shù)。飛行試驗(yàn)過程中，瑞德利(Ridley)任務(wù)控制中心和美國(guó)海軍航空站穆古角的各個(gè)地面站將與X-51A驗(yàn)證機(jī)保持通信聯(lián)系，每個(gè)地面站都具備強(qiáng)大的無線電功率和帶寬。

按照試飛進(jìn)度，從2009年10月底至2010年2月底，在這4個(gè)多月的時(shí)間里，美國(guó)空軍預(yù)計(jì)將陸續(xù)實(shí)施4次飛行試驗(yàn)，目標(biāo)只有一個(gè)：點(diǎn)火、加速到設(shè)計(jì)馬赫數(shù)。第3次和第4次飛行將采用NASA蘭利研究中心研制的專門軟件，用于測(cè)量X-51A驗(yàn)證機(jī)在飛行過程中的各種氣動(dòng)參數(shù)。對(duì)于試飛結(jié)果，波音公司態(tài)度謹(jǐn)慎，因?yàn)閺慕y(tǒng)計(jì)學(xué)角度考慮，這些試飛總會(huì)出現(xiàn)意想不到的問題，在4次飛行試驗(yàn)中，如果能取得2次成功就已經(jīng)令人滿意了。

與X-43A驗(yàn)證機(jī)的試飛類似，B-52飛機(jī)將在機(jī)翼下方掛載一個(gè)完整的X－51A試驗(yàn)系統(tǒng)，飛行到大約15000米高空后投放。首先，助推器持續(xù)燃燒30秒鐘，將整個(gè)系統(tǒng)加速到M4.6～4.8。在助推過程中，空氣將進(jìn)入X－51A驗(yàn)證機(jī)的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，通過級(jí)間段流出，以便起動(dòng)進(jìn)氣道，開始逐漸加熱發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃油。

在助推器分離后，X-51A驗(yàn)證機(jī)將借助慣性繼續(xù)滑行數(shù)秒鐘，然后在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部依次點(diǎn)燃乙烯和燃油，達(dá)到熱平衡后，僅利用JP-7燃料的燃燒實(shí)現(xiàn)不斷加速。整個(gè)動(dòng)力飛行過程大約300秒，預(yù)期飛行速度將達(dá)到M6.5。隨著全部燃料消耗殆盡，X-51A驗(yàn)證機(jī)將開始減速，接著是500秒的無動(dòng)力飛行，逐漸下滑，最后墜落太平洋。

如果試飛順利，X-51A驗(yàn)證機(jī)將持續(xù)飛行5分鐘，并打破此前超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)點(diǎn)火燃燒創(chuàng)下的所有紀(jì)錄。值得一提的是，5分鐘續(xù)航時(shí)間只是局限于目前油箱的容量，如果設(shè)計(jì)一種更大的燃料箱，改進(jìn)型飛行器可以非常容易地延長(zhǎng)飛行時(shí)間。

后續(xù)計(jì)劃提上日程

目前，波音公司正在為X-51A驗(yàn)證機(jī)研制一種回收系統(tǒng)，以便可以重復(fù)使用驗(yàn)證平臺(tái)，相應(yīng)降低研制成本，支持后續(xù)試飛工作。為此，X-51A驗(yàn)證機(jī)的內(nèi)部將采用一些小型化部件，并適當(dāng)減少一些儀器設(shè)備，留出相應(yīng)的空間來安裝回收系統(tǒng)。與此同時(shí)，波音公司已經(jīng)著手考慮X-51B～X-51H等一系列后續(xù)發(fā)展型號(hào)。

最初，波音公司只是利用國(guó)會(huì)追加的少量投資，全面細(xì)致地研究了X-51B驗(yàn)證機(jī)準(zhǔn)備采用的熱喉道沖壓(TTRJ)發(fā)動(dòng)機(jī)，此后，這項(xiàng)研究獲得了AFRL的投資，命名為“持久沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)”(Robust Scramjet)計(jì)劃。

作為X-51A計(jì)劃的后續(xù)項(xiàng)目，X-51B驗(yàn)證機(jī)盡管同樣采用碳?xì)淙剂虾腿加屠鋮s，但所采用的推進(jìn)技術(shù)卻有所不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。它將借助于火箭助推加速到高超聲速，然后利用TTRJ發(fā)動(dòng)機(jī)，持續(xù)保持M5.0的巡航速度。TTRJ的名字來源于這種發(fā)動(dòng)機(jī)采用了一個(gè)熱喉道，而不是機(jī)械喉道，燃燒室前部是亞聲速，增加的熱量推動(dòng)氣流在喉道達(dá)到M1.0，在燃燒室后部達(dá)到超聲速。設(shè)計(jì)用于X-51B驗(yàn)證機(jī)的ATRJ-514發(fā)動(dòng)機(jī)是ATK公司制造的第四代TTRJ，也是首臺(tái)達(dá)到飛行重量要求的TTRJ發(fā)動(dòng)機(jī)。

與超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)相比，ATRJ-51-4發(fā)動(dòng)機(jī)采用了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的亞聲速燃燒室，不僅避免了超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)較為復(fù)雜的燃油控制系統(tǒng)，而且無需對(duì)燃油進(jìn)行熱平衡，就能實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行。這種發(fā)動(dòng)機(jī)不需要乙烯來加熱燃燒室，而是采用硅烷來作為點(diǎn)火源，就可以直接點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的JP10燃料，燃燒過程完全等同于液態(tài)或者氣態(tài)燃料。

與X-51A驗(yàn)證機(jī)相比，X-51B驗(yàn)證機(jī)的飛行速度可能會(huì)慢一些，速度范圍覆蓋M4～5.5，但是飛行高度將會(huì)更高，續(xù)航時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。盡管X-51A驗(yàn)證機(jī)的超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)計(jì)能持續(xù)工作5分鐘，但X-51B驗(yàn)證機(jī)將會(huì)達(dá)到8～10分鐘。同時(shí)，JP-10燃料的密度比JP-7燃料更高，可以進(jìn)一步增加射程。此外，由于這種發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，因此可以騰出一定空間安裝一個(gè)回收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)X-51B驗(yàn)證機(jī)的有效回收。

目前，ATK公司已經(jīng)完成了ATRJ-51－4發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)，正在準(zhǔn)備將其匹配上X-51B方案所采用的進(jìn)氣道和尾噴管，在2009年底進(jìn)行綜合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。預(yù)計(jì)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)在2010年實(shí)施飛行試驗(yàn)。

從X-51A計(jì)劃可以看出，美國(guó)通過高超聲速領(lǐng)域的多年研究，已經(jīng)突破了各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的瓶頸，目前正在致力于高超聲速技術(shù)的實(shí)用化。如果X-51A驗(yàn)證機(jī)的發(fā)射試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，這項(xiàng)計(jì)劃將直接推動(dòng)高超聲速武器的型號(hào)研制，還將成為發(fā)展吸氣式空間飛行器和全球打擊／偵察系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。美國(guó)空軍希望一種具備M6.0巡航速度的遠(yuǎn)距空對(duì)地導(dǎo)彈能夠在2015～2020年問問世，從而實(shí)現(xiàn)醞釀多年的“全球敏捷打擊”計(jì)劃。

責(zé)任編輯：思空