高超声速飞机：两小时内降落全球任一机场，军用潜能更是不可估量
什么是高超声速飞机，有哪些实用价值
高超声速飞机是指飞行速度在5马赫以上的飞机。如果想要了解高超声速飞机，我们必须首先理解声速的概念。声速是指当空气受到扰动时，扰动波传播的速度。马赫数则表示物体速度相对于声速的倍数。高超声速飞机的飞行速度超过5马赫，非常快。
高超声速飞机的速度相当于家用轿车速度的30倍，高铁速度的12倍，民航飞机速度的6倍，以及现役超声速战斗机最大速度的2倍。此外，高超声速飞机的飞行高度较高，一般在20-40千米之间。与之相比，通用无人机的飞行高度约为0.2千米-2千米，小型飞机在3千米以下，而民航飞机的飞行高度通常不超过10千米。
近30年来，飞机的发展形式逐渐减少，整个行业达到了一个瓶颈。然而，当我们回顾航空百年的发展历史时，我们会注意到，在飞机速度方面的突破往往与航空技术的整体提升相伴而生。因此，高超声速飞机被认为是突破瓶颈的重要方向之一。
高超声速飞机可以作为民用客机，大大缩短飞行时间，提高全球交通运行效率，是出门旅游、商务办公的福音，将地球变成地球村。
高超声速飞机还可以充当战斗机或侦察机。正所谓“天下武功，唯快不破”，举例来说，美国SR-71飞机曾在上世纪60年代服役，其飞行速度高达3.3马赫。这种速度对于那个时代的防空系统来说，可以被视为未来高超声速飞机的水平。这架飞机服役了17年，共进行了3551次飞行，并且没有被击落过。同时，由于其飞行速度快，高超声速飞机发射武器的射程和弹头能量也会有大幅提升。
时间就是金钱，2小时环绕全球前景广阔
对于现代人来说，时间就像金钱一样宝贵。在民用领域，高超声速飞机将极大地节省商务出差等远距离所需的时间。从理论上讲，高超声速飞机可以在两个小时内从机场起飞并降落在全球任何一个机场。尽管目前高超声速客机仍处于研制阶段，但在过去，公众已经体验到了高速空运带来的便利。
例如，协和式超声速客机由英法联合研制，在1976年初开始商业运营。该飞机采用三角翼机翼设计，机翼前缘呈S形，没有水平尾翼，配备四台大功率涡轮喷气发动机，最高速度可达到每小时2180公里（即声速的两倍）。当时共生产了20架协和式飞机，主要用于横跨大西洋的航线。
由于协和式飞机的巡航速度比地球自转速度还快，因此它能够赶上甚至超越地球的自转。在西行航线上，根据当地时间计算，它的到达时间往往早于起飞时间，这被协和式乘客津津乐道，称之为“降落在起飞之前”的奇观。而苏联的图-144超声速客机也在1975年12月26日完成了世界上第一次商业超声速客机飞行。
然而，当时的超音速客机存在一些重要的问题，比如发动机的高油耗，环保不符合标准以及噪音过大。这导致了它们后来的黯然退场。例如，苏联图-144在经历了几次灾难性事故后，仅服役数年就停止了飞行。2000年7月25日，一架协和式飞机（法国航空公司AF4590航班）在巴黎戴高乐机场起飞后仅2分钟即发生起火坠毁事故，造成机上109人和地面4人死亡。此事故对协和式飞机产生了巨大影响，事故发生之后便很快退出了历史舞台。
尽管两位“前辈”都遭遇失败，但如今全球化趋势日益明显，高速度对人们的出行和商务往来仍然具有强大的吸引力。因此，为了研发全新的超音速客机，相关企业早已开始行动。2016年，美国Boom公司公布了他们设计的Overture超音速客机概念图。该飞机的设计非常先进，使用了复合三角翼布局，并且使用碳纤维材料制造机身。机身长度达到了52米，翼展也达到了18米。此外，该客机还配备了3台中涵道比涡扇发动机，推力范围在67至89千牛之间。这架客机的巡航速度可达2.2马赫，最大航程可以达到8300千米，同时还能够容纳多达55名乘客。
兵贵神速：高超声速必将开启战争新时代
高超声速技术除了在商业民用方面有巨大潜力，在军事方面同样具有重大作用。历史上的战争表明，速度是评估武器装备性能的关键指标，也是取得胜利的重要因素。高超声速技术的引入将带来全新的战争时代——高超声速作战：颠覆未来战场的力量飞跃。
近年来，世界主要军事强国根据各自的技术实力和研发特点，不断制定发展计划，旨在抢占未来高超声速战争的先机。美国是最早投入高超声速飞行技术研究的国家之一。美国空军在上世纪50年代致力于研究高超声速技术，以在航天领域取得突破。他们相继成功研发了X-15、X-30和X-43等高超声速实验样机。这些研制过程让美军深刻认识到高超声速技术在军事领域有广泛的应用前景。
特别是在美国调整国家安全战略后，对高超声速武器的关注大幅增加。自2017年起，美国多次在《国家安全战略报告》等关键文件中提及“大国竞争”的概念。时任国防部长马蒂斯指出，当前美国国家安全的主要关注点是国家间的战略竞争，而非恐怖主义。正好在这个时候，俄罗斯公布了Kh-47M2“匕首”导弹，这是他们首款高超声速武器，并表示还有其他高超声速武器项目正在进行中。这一举动引起了美国的强烈反应，并且导致美军在该领域采取了一系列的行动。
美国空军连续签署了两份合同，分别是关于“高超声速常规打击武器”和“空射快速反应武器”的研制。随后，美国决定将研发高超声速武器列为必须掌握的关键技术，并将其视为最重要的任务。与此同时，美国陆海空军以及美国国防高级研究计划局和导弹防御局也纷纷积极回应，并在仅仅两年内启动了至少17个高超声速武器项目。
随着高超声速武器的研发和应用不断推进，传统的防空战将被空天防御战所取代。当飞行速度从3马赫增至7马赫时，其被拦截的概率可大幅下降，这将使传统防空体系面临被突破的风险。因此，具备高超声速突破能力的一方将在对抗中占据优势地位，从而改变了原有的防空格局。
以高超声速飞行器为核心的空天突袭武器具有极强的先发制人能力，有可能成为一种新的战略威慑手段。从宏观角度来看，它可能改变战略力量对比，从而影响各方的战略意图和决策。从微观角度来看，它可能会迫使敌方重新调整力量布局和部署。此外，作为一种常规快速打击系统，它能够避免使用核武器所带来的政治风险和高门槛，并且提高了威慑的可信度。因此，这种武器具备实战价值。
需要留意的是，尽管“一小时全球攻击”的概念非常吸引人，但要实现这一目标仍然需要克服几个困难。
首先是高超声速吸气式推进技术。为了实现超音速冲压发动机的推力和阻力平衡，并获得净推力，必须使火焰在高速气流中持续稳定高效燃烧，这就像在龙卷风中点燃一根火柴一样困难。
其次是高超声速飞行器的气动外形布局设计。为了确保飞行器具有远程、快速和大范围的机动能力，必须同时考虑到高升阻比以及飞行的稳定性和操纵性，这使得外形布局设计极具挑战性。
第三，还需解决高超声速飞行器的防热技术问题。在高超声速飞行的条件下，气流会被压缩并与飞行器表面发生剧烈摩擦，导致气流温度升高到数千摄氏度以上，使得飞行器表面受到严重加热。例如，在HTV-2的飞行过程中，飞行器表面的最高温度接近2000℃。为了实现长时间的飞行，需要研发轻质、耐高温的防热材料和结构。
最后，高超声速飞行器还面临导航和控制方面的挑战。高温环境会导致空气离解和电离现象的发生，在飞行器的外部形成等离子体鞘套，这会干扰甚至阻断无线电信号的传输，严重影响飞行器的导航和控制能力。因此，需要解决这些问题，确保飞行器能够稳定地导航和控制。
高超声速飞行器只有在彻底解决了这些技术问题之后，才能真正地发挥其作为“杀手锏”武器的潜力。
