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从天而降的美国猎鹰——简介HTV-2高超声速滑翔飞行器作者：陈功发展全球快速打击武器一直是美国军事装备发展的目标，早在2001年布什政府就提出了全球快速打击战略，当时提出的目标就是发展一种能够携带传统武器在一小时内对地球上任何目标进行打击的武器系统，以应对朝鲜等国的导弹威胁。
2010年4月，美国海军将领James Cartwright在解释发展全球快速打击武器的原因时说：“今天，面对现有威胁，除非你动用核武器，（常规的武器反应时间）长达数天甚至数星期。
”美军对全球快速打击能力的需求十分迫切，以至于一开始就有人提出了一种将传统“三叉戟D5”潜射洲际弹道导弹换装常规弹头进行快速打击的替代方案。
但是由于此种方案容易引起俄罗斯、中国等国家导弹预警系统的误判，可能会引发核大战，因此该方案很快便遭到美国国防部的否决。
在全球快速打击战略的指导下，2003年6月美国国防部高级研究计划局（DARPA）和美国空军提出了高超声速飞行器的发展计划，简称全球猎鹰（FALCON）计划。
该计划的目标是研发、演示、验证从美国本土实施全球快速打击以及快速空间发射所需的技术，计划分为近期（2003-2010）和远期（2011-2025）两个阶段。
近期，FALCON计划主要是发展一种用来发射高超声速武器平台或将小型载荷送入近地轨道的小型化运载火箭（SLV）和以无动力滑翔的高超声速技术飞行器HTV。
远期计划是发展一种与飞机类似且能以Ma6以上速度飞行的高超声速巡航飞行器HCV。
按照HTV的技术发展路线，DARPA 提出了三步走战略，即分阶段发展HTV-1、HTV-2、HTV-3X飞行器，其中HTV-3X 是为了降低技术风险而在2007年增加的“黑雨燕”计划飞行器，目的是在HTV-1/2技术成熟以后，发展一种能在常规跑道起飞的战斗机大小的无人驾驶高超声速飞行器。
本着竞争和节省成本的原则，第一期HTV飞行器的概念开发和同被同时授予安德鲁斯太空公司、波音公司、洛克西洛·马丁公司以及诺斯罗普·格鲁曼公司等四家美国航空工业的巨头。
美国X-51A飞行器及总体设计及其关键技术简介Xxx摘要：从计划的背景、飞行器的构造、热防护材料研发测试以及实际飞行试验等方面对X-51A 的发展计划作了较为详细的介绍,并据此对美国发展高超声速飞行技术的研究流程和理念有个一定的了解与认识。
关键词：X-51A 高超声速导弹热防护系统结构材料飞行器引言：美国自二十世纪九十年代启动“全球敏捷打击”计划以来，一直处于低速发展过程中，该计划近期开始迅速升级，从改造“三叉戟”导弹开始，美国正推出一系列先进攻击武器概念，包括飞机、无人机和导弹。
其中，X-51高超声速巡航导弹是美国武器库目前速度最快的全球打击武器，可以在一小时内攻击地球上任一目标。
1项目概况巡航导弹在美国武器系统中具有特殊的地位，在未来信息化战争中，巡航导弹不要要成为首选的打击武器，也是美军实行远程军事打击的必备武器。
美国于20世纪90年代启动的“全球敏捷打击”计划自推出以来一直处于低速发展过程中,直至近年该计划开始迅速发展。
美国从改造三叉戟导弹开始,陆续推出一系列的先进攻击武器概念,包括新一代的飞机、无人机和导弹。
X-51A计划是由美国空军研究试验室(AFRL)、国防高级研究计划局(DARPA)、NASA、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。
终极目标是发展一种马赫数达到5~7的可以在1 h内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。
X-51A于2010年2月中旬进行了首次高超声速飞行试验。
X-51A的首飞创造了又一个人类历史记录———超燃冲压发动机推进的历时最长的高超声速飞行,刷新了X2 43创造的12 s的记录。
X2 51A首飞的成功意味着, 超燃冲压发动机将提供一种全新的快速全球打击能力。
据称,该高超声速导弹将能够在60 min内实施全球打击。
美国国防部/NASA的X2 51A项目则是这一新型武器系统方案的关键部分。
X2 51A 的飞行试验对于空间进入、侦察、打击、全球到达以及商业运输等都有重要意义。
本文2010201222收到,作者分别系中国航天科工集团三院310所助工、高级工程师高超声速飞行器结构材料与热防护系统郭朝邦 李文杰图1 挂载在B 252H 机翼的X 251A摘 要 随着人类对高超声速飞行器的不断探索,结构材料和热防护系统已成为高超技术发展的瓶颈。
首先介绍了X 251A 和X 243A 的项目概况、结构材料和热防护系统,然后分别从高超声速试飞器超高温热防护材料、大面积热防护材料和热防护系统等几方面对X 251A 和X 243A 试飞器进行了分析,最后提出了结构材料和热防护系统发展的关键技术。
关键词 X 251A X 243A 结构材料 热防护系统 飞行器 高超引 言随着高超声速飞行器飞行速度的不断提高,服役环境越来越恶劣,飞行器的热防护问题成为限制飞行器发展的瓶颈。
而高超声速结构材料和热防护系统的研究与开发是高超声速飞行器热防护的基础,因此,各国都大力开展了高超声速飞行器热防护材料与结构的相关研究。
尤其是以美国为代表的X 251A 和X 243A 高超声速飞行器在结构材料和热防护方面的研究比较突出,本文对这两种试飞器的结构材料和热防护技术分别进行详细介绍。
1 X 251A 高超声速飞行器1.1 项目概况X 251A 计划是由美国空军研究试验室(AFRL )、国防高级研究计划局(DARP A )、NAS A 、波音公司和普惠公司联合实施的旨在验证高超声速飞行能力的计划。
终极目标是发展一种马赫数达到5～7的可以在1h 内进行全球打击的武器,包括快速响应的空间飞行器和高超声速巡航导弹。
试验方式是使用B 252H 轰炸机挂载X 251A 飞行,达到预定的飞行条件,释放X 251A 进行飞行试验。
图1是挂载在B 252H 机翼下的X 251A 。
美国空军在2003年开始研制试飞器,2004年12月完成初始设计评估,2005年1月开始详细设计,2005年9月27日被正式赋予X 251A 的代号,2007年5月该项目通过关键设计评审。
体化的轴对称高超声速导弹气动布局。
图1X-43A高超声速飞行器X-43A(如图1)计划是由DRAPA主导的以氢燃料为。
Science&Technology Vision科技视界9将提供一种全新的快速全球打击能力。
图2X-51A高超声速飞行器1.2无动力高超声速计划无动力高超声速计划通常采用助推器将高超声速无动力滑翔飞行器助推到预定的分离点,无动力滑翔飞行器通过长时间的高超声速滑翔飞行实现快速的投送和打击。
. All Rights Reserved.HTV-2(Falcon)计划是由DRAPA主导用来验证全球快速打击武器的关键技术,驻澳包括远程高超声速助推滑翔飞行器气动布局技术、热防护技术、先进GPS制导技术和碳/碳减速伞技术等。
HTV-2计划的目标是通然要求;图3高超音速飞行器典型弹道(3)精确打击能力,对点目标、机动目标的直接命中打击能力,对目标"点穴式"小附带损伤打击能力,是现代战争和未来信息化战争的基本要求,是精确打击和常规威慑的技术保证;(4)有效突防能力:导弹速度越高,其突防能力越强;关于飞行高度,其突防能力与拦截武器类型有关,对于靠气动力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而下降,对于靠直接力控制的拦截弹而言,其拦截能力随导弹飞行高度增高而增强(5)高作战效能,具备包括高射前生存能力、有效Science &Technology Vision科技视界(上接第11页)基、海基或空基)需根据航区特点合理布置。
弹上测量参数种类、数量非常多,主要包括热流参数、压力参数、温度参数、过载参数、缓变电压模拟量、开关量等,数据的数据量非常大,因此遥测需满足大容量数据传输要求。
靶场地面站应能满足相关的保密保密要求。
(2)外测需求对导弹飞行试验全程进行外弹道测量,测量导弹位置参数及运动参数,如高度、距离、侧偏、速度、加速度等。
并能够按要求实时传送到指挥控制中心,用于监测和安控判决。
超强科普：漫谈高超音速武器及其防御高超音速飞行器是近一段时间军坛上的热点话题。
8月7日网传我国“Wu-14高超音速滑翔式导弹"(网传不做证实)试验失败;8月25日美国陆军高超音速武器(AHW)进行试射，导弹升空后4秒因故障被迫引爆。
至此中美成为了这领域全球的焦点，高超音速武器的研发拉开了21世纪空天进攻和防御对抗的大幕，势必成为未来几十年最耀眼的军事科技项目之一。
一、什么是高超音速?我们知道几十年来传统的飞机和导弹发动机在3至4倍音速时就会遇到速度瓶颈。
为了打破速度极限，人类开始研发高超音速的飞行器。
那么高超音速飞行器要有多快呢?我们说要起码达到每小时6 000千米的飞行速度，也就是5倍音速以上才算是高超音速，因为以5马赫为界的飞行气流性质不同，飞行器的设计也势必不同。
高超音速飞行器要达到5倍以上的因素，就必须使用重新设计的专用发动机，在3-4倍音速上的超音速导弹系统使用的冲压发动机，是不能直接用于高超音速飞行器的，所以研发所谓的超燃冲压发动机就是整个高超音速飞行器设计的重中之重，这类发动机如果能成熟应用到未来的高超音速飞行器中将是一场新的动力革命。
另外高超音速飞行器在跨越超音速和高超音速的时候，飞行器的控制能力要求是不同的，对飞行器的外形要求非常苛刻，因此如何设计兼容不同速度的飞行器外形和控制操作系统，让飞行器稳定的进行飞行是另一个巨大的设计难点。
二、什么是高超音速武器?最有威胁的高超音速武器一般在临近空间高度飞行。
所以我们先讲一下临近空间，临近空间是指高于一般航空器飞行高度，而又低于航天器轨道高度的空间区域。
目前，国际上对临近空间区域具体高度范围尚无统一的定义，大多数观点认为其高度下限为20 km——30 km，上限为100 km ——150 km。
这个高度区间大气层大致包括: 大部分大气平流层、全部中间层和部分热层区域。
飞行在该空间区域，既可以避免绝大多数的地面防空武器和大部分战斗机防御攻击，又可以提高军事侦察和对地攻击的精度。
高超音速飞行器的研发现状如何？高超音速飞行器是一种具有高速、高效、高灵活性和高机动性的飞行器，可以实现快速而稳定的空中行驶，并在多种领域得到广泛应用。
那么，高超音速飞行器的研发现状如何呢？下面我们就来详细了解一下。
一、高超音速飞行器研发现状高超音速飞行器的研发已经成为国家科技发展的重大战略任务之一。
我国在高超音速飞行器研发方面一直处于世界领先地位。
目前，国内多所高校和科研机构正在积极开展高超音速飞行器研发工作，取得了一系列重要成果。
以下是目前高超音速飞行器研发现状的几个重要方面。
1. 国内工作我国一直在积极推进高超音速飞行器研发工作，现已具备了从研制、试验到生产制造的各项技术能力。
在喷气式发动机、超音速飞行控制、材料工艺等领域取得了突破性进展。
2. 国际领域有关高超音速飞行器的相关研究，除了中国，全球很多国家都在积极投入。
包括美国、俄罗斯等国都在进行相关技术研究，并计划在2030年前实现高超音速飞行器的量产。
3. 艰巨的任务高超音速飞行器的研发任务十分艰巨，需要集多个领域的精英之力，需要进行大量的实验和研究。
目前还存在多个问题亟需解决，例如空气动力学、热力学、材料等多个方面。
4. 技术难点在高超音速飞行器的研发过程中，最大的技术难点在于控制高速飞行中的空气动力学特性，同时应对超音速飞行时的温度变化，应用各种先进材料来解决传热问题等。
5. 未来展望高超音速飞行器的研发任务十分艰巨，但伴随越来越发达的技术，人们对高超音速飞行器的应用前景越来越看好。
一旦高超音速飞行器被广泛运用，那么很多科技和商业领域，包括太空探测、运输等都将发生翻天覆地的变化。
总之，高超音速飞行器的研发任务艰巨，但对于我国和世界而言，高超音速飞行器的前景十分广阔。
我们有理由相信，在科研人员的不懈努力下，高超音速飞行器将会迈出新的步伐，成为21世纪最具潜力的科技产业之一。
高超声速飞行器(Hypersonic Vehicle)，是指在大气层内飞行时速度超过马赫数五倍以上，即超过每小时6000公里的飞行器。
它的高速度使其具备了很多技术优势，比如可以快速到达任意世界角落，快速反应打击敌方目标等。
然而，高超声速飞行器的技术难度也很大，需要克服很多复杂问题，如超高速飞行时，飞行器的温度受到怎样的影响，如何保证航空器的稳定性等问题都需要得到妥善的解决才能将其应用到实际中。
本文将详细介绍高超声速飞行器的概念，具体特点和应用前景。
一、高超声速飞行器的概念高超声速飞行器是一种超高速飞行器，它的速度远远超过人造卫星甚至某些导弹，因此被称为是一种新型武器装备。
高速的优势使其能够在短时间内到达全球范围内的任何一个地方，具有迅速打击敌方目标的作用。
由于空气分子的摩擦会使高超声速飞行器产生非常高的温度，需要采用先进的材料和技术来解决问题。
同时，飞行器还需要克服高速飞行时的气动加热和机械载荷，以及如何保证航空器的稳定性等问题。
因此，高超声速飞行器是一种极具技术难度的复杂飞行器。
二、高超声速飞行器的特点1、高速度高超声速飞行器的速度特别快，它的飞行速度超过每小时6000公里，可以在很短的时间内到达全球范围内任何一个地方。
如果有一个国家或地区拥有了这样的飞行器，那么它将具有很强的快速反应和对抗能力，为国家的安全和发展提供强有力的支持。
2、高温由于高超声速飞行器的速度非常快，在加速过程中，空气分子的摩擦产生的热量会使其表面温度达到数千摄氏度，这会对飞行器整体造成很大的影响。
为了使飞行器能够承受非常高的温度，需要采用高温材料和优化的设计方案，使它能够在超高温下也能保持稳定的飞行状态。
3、高效能高超声速飞行器不仅速度快，而且具有很好的精度和打击能力。
它可以快速反应打击敌方目标，有效地保卫国家的安全。
此外，高超声速飞行器还可以用于执行各种军事、科学和工业任务，为国家的社会经济发展做出贡献。
三、高超声速飞行器的应用前景1、军事应用高超声速飞行器作为一种新型武器装备，其主要应用领域是军事领域。
超音速飞行器的推进技术创新在现代航空航天领域，超音速飞行器的发展一直备受关注。
而推进技术作为其核心关键，更是不断创新和突破的重点。
要理解超音速飞行器的推进技术创新，首先得明白传统的推进方式在面对超音速飞行需求时所面临的挑战。
在亚音速飞行中表现良好的推进系统，一旦进入超音速范畴，就会暴露出一系列问题。
比如，空气阻力急剧增加，发动机的效率大幅下降，燃烧不稳定等。
为了应对这些挑战，科研人员在推进技术方面展开了一系列创新探索。
其中，冲压发动机技术的发展就是一个重要的方向。
冲压发动机利用飞行器高速飞行时产生的冲压效应，使进入发动机的空气压缩，从而实现无需复杂的机械压缩部件就能达到较高的燃烧压力。
这种发动机在超音速飞行时具有很高的效率，能够为飞行器提供强大的动力。
超燃冲压发动机则是冲压发动机的进一步发展。
与传统冲压发动机不同，超燃冲压发动机中的燃料在超声速气流中进行燃烧，这要求极高的燃烧控制技术和燃料喷射策略。
然而，一旦实现成功燃烧，其所能提供的推力和效率将远超传统发动机。
在推进剂方面，也有了新的创新。
新型高能燃料的研发成为关键。
这些燃料具有更高的能量密度，能够在相同体积和重量的情况下，释放出更多的能量，为超音速飞行器提供更持久和强大的动力支持。
此外，发动机的材料和制造工艺也在不断创新。
由于超音速飞行时发动机内部的温度和压力极高，传统材料难以承受。
因此，新型耐高温、高强度的材料不断被研发出来，同时先进的制造工艺，如 3D 打印技术，也使得发动机的结构更加复杂和精密，能够更好地满足超音速飞行的要求。
另一个值得关注的创新点是电动推进技术在超音速飞行器中的应用。
虽然目前电动推进技术在功率和能量密度方面还存在一定的限制，但随着电池技术和电力电子技术的不断进步，电动推进系统有望在未来的超音速飞行器中发挥重要作用。
例如，电动风扇或电动涡轮可以与传统的燃油发动机相结合，形成混合动力系统，提高飞行器的燃油效率和环保性能。
为了实现这些推进技术的创新，跨学科的研究和合作至关重要。
高超声速飞行器的热防护技术研究在当今航空航天领域，高超声速飞行器的发展成为了一个备受瞩目的焦点。
高超声速飞行器以其极高的飞行速度，带来了一系列前所未有的技术挑战，其中热防护技术就是至关重要的一项。
高超声速飞行时，飞行器会面临极其恶劣的热环境。
当飞行器在大气中以数倍音速飞行时，其表面与空气之间的剧烈摩擦会产生大量的热量，导致表面温度急剧升高。
这种高温可能会达到数千摄氏度，远远超过了传统飞行器材料所能承受的极限。
如果不能有效地解决热防护问题，飞行器的结构将受到严重破坏，甚至可能导致整个飞行任务的失败。
为了应对这一挑战，科研人员们开展了深入的研究，并提出了多种热防护技术。
其中，热障涂层技术是一种常见的方法。
热障涂层通常由陶瓷材料制成，如氧化锆等。
这些陶瓷材料具有良好的耐高温性能，可以有效地减少热量向飞行器内部传递。
在制备热障涂层时，需要考虑涂层与基体材料之间的结合强度、涂层的微观结构以及热循环稳定性等因素，以确保涂层在高超声速飞行条件下能够长期可靠地工作。
主动冷却技术也是热防护的重要手段之一。
这种技术通过在飞行器内部设置冷却通道，将冷却液（如燃料等）引入其中，从而带走飞行器表面产生的热量。
主动冷却系统的设计需要综合考虑冷却效果、系统重量和复杂度等多方面因素。
一方面，要确保足够的冷却能力以应对极端高温；另一方面，又要避免系统过于复杂和沉重，影响飞行器的整体性能。
隔热材料的研发也是热防护技术的关键。
新型隔热材料如气凝胶、碳泡沫等具有极低的热导率和良好的隔热性能。
气凝胶是一种由纳米级颗粒构成的多孔材料，其内部充满了大量的微小孔隙，能够有效地阻止热量的传递。
碳泡沫则具有良好的机械性能和热稳定性，在高超声速飞行器的热防护中具有广阔的应用前景。
然而，这些新型隔热材料在实际应用中还面临着一些问题，如成本较高、制备工艺复杂等，需要进一步的研究和改进。
除了上述技术外，防热结构设计也是热防护的重要环节。
合理的结构设计可以减少热量的集中和传递，提高飞行器的整体热防护性能。
高超音速飞行器：空天打击杀手锏日前，据俄罗斯媒体报道，俄罗斯海军已经完成了锆石新型高超音速巡航导弹的首次试射。
该型导弹的飞行速度马赫数被普遍认为在5～6左右，射程约为400千米，并将配装到彼得大帝号核动力巡洋舰，预计于2022年完成改装工作。
为什么一种新型导弹的研制能在世界范围内引起广泛关注？笔者认为，答案或许就在高超音速上。
高超音速，指物体的速度达到5倍音速（即5马赫）以上。
高超音速飞行器主要包括三类：高超音速巡航导弹、高超音速飞机以及航天飞机。
与主流喷气式飞行器相比，它们的设计飞行高度处于距离地面20～100千米的临近空间，通过超燃冲压发动机实现了从超音速到高超音速的跨越。
作为当前军事领域前沿科技的热点项目，高超音速飞行器在美、俄等主要军事国家的发展方兴未艾，并被全力打造为空天对地打击背景下的杀手锏武器。
美军htv-2再入大气层示意图美国完整构建高超音速装备体系1小时攻击世界任何地点围绕常规快速全球打击和作战快速响应空间这两大战略，美国积极开展高超声速飞行领域的技术研究，并取得了一系列成果。
而事实上，作为该领域的先行者，数十年来美国始终致力于高超声速飞行器的研发。
早在20世纪60年代，美国航空航天总署研发的x-15飞行器就突破了5倍声速;近几年，美国更是接连验证了高超声速气体动力学、飞行器设计、热防护、材料及动力系统等关键技术，力图构建完整的高超声速装备体系。
以美国x-43系列高超声速飞机为例，这种看上去很像一块冲浪板的无人驾驶飞机，从1996年开始研制，到2004年第二次试飞成功，前后共用了9年时间，最终突破7倍声速;乘波飞行器x-51系列是由美国空军研究实验室与国防高级研究计划局联合主持研制，这一验证机的终极目标是要发展一种比美国原武器库中任何导弹的速度都要快5倍以上的快速反应武器。
尽管x-51系列的研发进程略显曲折，但美国仍通过对高超声速飞行领域研究成果的转化吸收，接连提出了htv高超声速轰炸机、sr-91曙光女神高超声速战略侦察机以及sr-72高超声速无人侦察机等一整套研制计划。
高超声速飞行器高超声速飞行器一般是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器, 具有较高的突防成功率和侦查效能, 能大大扩展战场空间。
高超声速飞行器潜在的巨大军事和经济价值使得当前世界各军事大国纷纷投巨资到该领域, 成为21世纪世界航空航天事业发展的一个主要方向。
近年来, 各军事大国在推进技术、结构材料、空气动力和飞行控制等关键技术研究方面积累了丰富经验, 对高超声速飞行器未来的发展奠定了基础。
1高超声速飞行器基本概念1.1高超声速的产生和特点高超声速飞行器具有飞行高度高、速度快、侧向机动性好的优点, 能在很短的时间内抵达地球上的任何一点, 迅速打击数千或上万公里外的各类军事目标。
这主要是因为它具有高性能动力推进系统。
超燃冲压发动机、脉冲爆震发动机是高超声速飞行器的关键技术。
目前,各国发展高超声速技术主要选用燃料可在高超声速内流中稳定燃烧的高超声速燃料简称超燃冲压发动机。
超燃冲压发动机的适用范围为马赫数 5 ～16,飞行时不需要自身携带氧化剂, 直接从大气中吸收氧气, 作为助燃剂。
冲压发动机由进气道、燃烧室、推进喷管三部分组成。
所谓冲压, 就是迎面吸进的高速气流在进气道内被迅速扩张、减速、增压的过程。
当气压和温度升高后, 气体进入燃烧室与燃料混合燃烧, 经膨胀加速, 由喷口高速排出, 产生推力。
这项技术的结构质量轻、飞行成本低, 可控能力强、安全性好, 可长时间使用, 是实现高超声速飞行的理想动力装置。
脉冲爆震发动机适用于所有尺寸和所有速度的推进系统, 从发射到高空高超声速飞行甚至轨道机动都能使用, 尽管在50 km 以上时需要使用氧化剂, 但由于应用范围更广泛也更具革命性, 因此也是各国发展高超声速飞行器的热点。
高超声速飞行器具有以下优点:(1)飞行速度快, 全球到达。
未来的战争是高信息化、高智能化的战争, 未来的空中打击力量将主要依靠高度和速度取胜。
这种高超声速飞行器能在大约两个小时之内攻击全球任何角落的目标。
高超音速飞行器高超音速飞行器是本世纪正在研发的前沿科技的新项目。
它又被称作“近空间高超音速飞行器”（NSHV）。
这种飞行器飞行高度可离地面20~100km的大气层空间，这一空间位于低轨卫星轨道的下方、一般飞机的飞行高度的上方，包括大气平流层、中间层和部分热层。
是尚待开发的近空间区域。
20世纪60年代，洲际弹道导弹的出现、载人航天飞机的升空、载人飞船的成功返回等一系列重大科技成果问世，标志着人类进入了超高音速飞行器的新时代，也意味着航天器和航空器也要迈入高超音速飞行器时代。
高超音速飞行器的飞行速度是高于5倍音速，即5马赫（MH），或超过6000千米/小时。
据报道，高超音速武器飞行6000千米约用35分钟，飞行时速约10285千米，是音速的8.4倍。
从科技的角度分析，高超音速飞行器同时融合了航天和航空的诸多前沿技术，这些前沿技术与传统飞行器技术比较，主要有以下几方面特点：复杂的气动特性；用超燃冲压发动机；飞行器机体与发动机一体化；飞行器机体与推进系统和飞行器结构动态之间耦合强；飞行器模型非线性度高；飞行器飞行高度、速度跨度大；飞行环境复杂，瞬间多变；气动特性和气热特性变化剧烈；控制精度高，末制导难度大。
动力系统可移植巡航导弹《大公报》文章称，如果高超音速导弹研制成功，可以将此动力系统移植到巡航导弹上，大大提高它的机动速度，使导弹的战斗力显著提高。
高超音速巡航导弹较现有的巡航导弹主要有以下优势：一、反应速度快，亚音速巡航导弹打击1000公里外的目标需要1个多小时，高超声速巡航导弹不需要10分钟。
二、突防能力强，现有巡航导弹主要依靠超低空飞行与隐身技术突破防御，由于速度相对较慢，暴露后很容易被拦截，对于在高空飞行的高超音速巡航导弹来说，现有的防空武器基本无计可施。
三、破坏能力大，高超音速武器具有惊人的动能，对钢筋混凝土的侵袭深度可达十几米，特别适合打击深埋地下的指挥中心等坚固目标。
国外高超声速飞行器的发展及关键技术 高超声速一般是指流动或飞行的速度超过5倍声速，即马赫数（Ma）大于或等于5。自20世纪60年代以来，以火箭为动力的高超声速技术已广泛应用于各类导弹和空间飞行器，而目前世界各国正在积极发展另一类以吸气式发动机为动力的高超声速飞行器技术。吸气式高超声速飞行器飞行时不需要像火箭那样自身携带氧化剂，可以直接从大气中吸取氧气，因而它的航程更远、结构重量更轻、性能更优越。实际上，吸气式高超声速技术的发展始于20世纪50年代，通过几十年的发展，美国、俄罗斯、法国、德国、日本、印度、澳大利亚等国自20世纪90年代以来已在高超声速技术方面陆续取得了重大进展，并相续进行了地面试验和飞行试验。高超声速技术已经从概念和原理探索阶段进入了以高超声速巡航导弹、高超声速飞机、跨大气层飞行器和空天飞机为应用背景的先期技术开发阶段。 一、国外高超声速飞行器的发展 1.美国 美国自20世纪50年代开始研究吸气式高超声速技术。20世纪80年代中期，美国实施了采用吸气式推进、单级入轨（马赫数25）的国家空天飞机计划（NASP），由于在技术、经费和管理方面遇到了一系列的困难，NASP计划于1995年停止。尽管如此，NASP计划仍然大大推动了美国高超声速技术的发展，仅美国航空航天局（NASA）兰利研究中心就进行了包括乘波外形一体化和超燃冲压发动机试验在内的近3200次试验。通过这些试验，美国已经基本上掌握了马赫数小于8的超燃冲压发动机设计技术，并建立了大规模的数据库，从而为实际飞行器的工程设计打下了牢固的技术基础。从1996年开始，美国对 高超声速飞行器技术的发展进行了调整，确立了分阶段逐步发展的思路，降低了近期的发展目标。 目前，美国正在全方位发展高超声速飞行器技术，主要目标是研制马赫数小于8的高超声速巡航导弹（包括海军的高速打击导弹、空军的高超声速巡航导弹和国防高级研究计划局的“可负担得起的快速反应导弹”），同时实施以高超声速飞机为应用背景的高超声速飞行试验计划（Hyper一X）。此外，美国还正在开展高超声速轰炸机和单级入轨的吸气式航天运载器的研究。 2.俄罗斯 俄罗斯在高超声速技术领域仍处于世界领先地位。俄罗斯有多家机构长期致力于高超声速技术基础理论研究，在亚／超燃冲压发动机、C／H燃料、耐高温材料、CFD技术及一体化设计技术等方面取得了重大突破，并且已经进入了高超声速技术飞行验证阶段，1991~1998年，俄罗斯曾进行过5次轴对称超燃冲压发动机的验证性飞行试验，最大飞行速度达到6.5马赫，由于轴对称亚／超燃冲压发动机在工程应用上会带来较多问题，为了研究更接近于实际的飞行器布局，俄罗斯研制了先进的“彩虹”（RADUGA）高超声速试验飞行器（即D一2飞行器），其设计飞行速度为2.5～6马赫，飞行高度为15～30km。此 外，俄罗斯还正在研制IGLA高超声速试验飞行器，飞行速度为6～14马赫，全长7.9m，翼展3.6m。氢燃料超燃冲压发动机由3个模块组成，总长1.9m，质量为200kg。IGLA飞行器已做了大量的地面试验和风洞吹风试验，但尚未进行飞行试验。 3.法国 自20世纪60年代以来，法国从未间断过高超声速技术研究。1992年，在国防部等单位领导下，法国制定了国家高超声速研究与技术（PREPHA）计划。PREPHA计划历时6年，最后研制了Chamois超燃冲压发动机，并在6马赫的速度下进行了反复试验。此外，法国还研制了另一种超燃冲压发动机，并于1999年成功地进行速度为7.5马赫的地面试验。目前，法国正在实施的高超声速技术发展计划主要有两个，即高超声速技术综合演示与超燃冲压发动机计划和Promethee空射型高超声速巡航导弹计划。前者是法国宇航公司与俄 罗斯合作的研究计划，目的是研制一个高超声速技术综合演示器（Edith）和1台速度可达12马赫的煤油／液氢双燃料超燃冲压发动机。Promethee高超声速巡航导弹是法国国防采购局资助的计划，由法国航空航天研究院（ONERA）和法国字航一马特拉公司合作实施，目前已经对Promethee的3个基础推进装置方案进行了评估。 4.日本 日本的高超声速技术发展很快，1993年，日本航空宇宙研究所建成了一座超燃冲压发动机试验台，可进行马赫数4～8、流量40千克／秒的工程性试验，从1994年至1998年共进行了150次大型氢燃料的工程性试验，掌握了点火、推力测量、燃料调节、发动机冷却等关键技术。日本正在实施的高超声速飞行器技术项目是两级入轨的航天运载器，第一级为高超声速运输机（HST），其飞行速度为6马赫，目前，日本正在研制HST的吸气式动力装置，并已进行了高超声速空气动力学设计。 5.印度 1998年，印度国防部启动了命名为AVATAR的小型可重复使用空天飞机计划，AVATAR空天飞机采用涡轮冲压／超燃冲压／火箭组合循环发动机，当它不携带火箭发动机时，可作为一种高超声速飞机，用于对地攻击或侦察，然后返回基地。目前，印度有多个实验室正在发展超燃冲压发动机技术，目前已取得了很大进展，超声速燃烧效率已经达到了设计值的70％。印度国防研究和发展组织也已进行了液氧收集工艺的地面试验。 二、吸气式高超声速飞行器的关键技术 1.超燃冲压发动机技术 吸气式推进系统无疑是实现高超声速飞行的首要关键技术，不同种类的高超声速飞行器（包括巡航导弹、飞机、跨大气层飞机和空天飞机等）需要采用不同的推进系统，而目前各国发展高超声速技术主要选用的推进系统是超燃冲压发动机，超燃冲压发动机的主要特点是实现燃料在超声速内流中的稳定燃烧。由于高超声速空气流过飞行器体内的滞留时间很短，通常只有几毫秒，要想在这样短的时间内将其压缩、增压，并与燃料在超声速流动状态迅速、均匀稳定地完成低损失、高效率混合和燃烧是十分困难的。理论和试验研究结果表明，燃料在超声速燃烧室中的停留时间不足1.5毫秒。在这样短的时间内，碳氢燃料的释热效率只能达到85％，和普通冲压发动机或火箭冲压发动机相比，其燃烧效率是比较低的，有很大一部分燃料还没有来得及与空气混合和燃烧就流出燃烧室。因此要求对发动机尺寸、形状、燃料种类、喷注器设计、燃烧机理等多方面的因素进行综合性理论和试验研究。 超燃冲压发动机的另一个技术困难，是飞行器必须达到一定的速度才能启动（双模态超燃冲压发动机也是如此），因此需要固体火箭发动机来完成助推段的接力飞行。对于高超声速飞机、跨大气层飞机和空天飞机而言，如何实现固体火箭与超燃冲压发动机的一体化是一个很大的难题，对于高超声速巡航导弹而言，由于其尺寸和起飞质量受到限制，加装固体火箭发动机会给导弹的总体设计带来很大困难。 2.一体化设计技术 吸气式高超声速飞行器要跨越亚声速、声速、超声速3个阶段，才能进入高超声速，飞行速度的范围很宽，同时飞行器要从稠密大气层冲向稀薄大气层，其空气密度变化也很大，由此给飞行器的设计带来了很大困难，必须采取全面的一体化设计技术。其中飞行器机体和推进系统的一体化设计已成为最后确立整机性能的最关键的问题，高超声速飞行器的飞行速度越高、范围越宽，这个问题越是突出。对于高超声速巡航导弹，导弹弹体与超燃冲压发动机一体化设计的难点主要表现在两方面：一是导弹外形尺寸、发射质量的选择不仅与气动——结构——隐身设计一体化有关，而且将受到其发射平台的发射环境和运载能力的制约；二是超燃冲压发动机的推进性能必须与导弹其他分系统（如制导系统、战斗部等）在性能要求上兼容。 其他的一体化设计技术还包括：①气动设计一体化，不仅要考虑减小阻力、增加升力，还要考虑气动加热、热防护；②结构设计一体化，特别是热结构；③燃料供应与冷却系统设计一体化；④飞行器各子系统及各主要设计参数的动态与静态一体化设计；⑤发动机推力控制与飞行器飞行控制一体化设计等。对于高超声速巡航导弹，还应包括发动机、气动外形和结构的一体化隐身设计技术。 3.材料与结构技术 当飞行器以高超声速在大气中飞行时，气动加热非常严重。当飞行速度达到8马赫时，飞行器的头锥部位温度可达1800℃，其他部位的温度也将在600℃以上。因此，长寿命、耐高温、抗腐蚀、高强度、低密度的结构材料对于研制高超声速飞行器（尤其是重复使用的高超声速飞机和空天飞机）是非常关键的。如果在材料与结构技术方面不能取得突破，那么就连高超声速飞行器的飞行试验样机都无法制造出来。美国X一43高超声速验证飞行器的头部采用钨，机翼前缘和垂直安定面采用碳-碳复合材料，机翼采用哈氏钴铬钨镍合金，而且飞行器的外表面覆盖有耐热陶瓷瓦。 4.高超声速空气动力／热力学 确定飞行器上的气动力／热载荷对于高超声速飞行器的设计是非常重要的，因为高超声速飞行器通常要求尽可能地减轻结构重量（这一点对于空天飞机尤其重要），因此，高超声速空气动力／热力学对于发展高超声速飞行器技术是非常关键的。当飞行器以高超声速飞行时，会产生很强的激波，激波与附面层之间产生相互干扰，在高超声速气流驻点附近产生极高的温度，能使附近的气体分解和电离，形成相当复杂的混合气体，使得高超声速气流的研究成为非常复杂的问题。另外一个难题是，现有的风洞设备还不能较好地模拟高超声速飞行环境，而计算流体力学和飞行试验也都存在着很大的局限性，因此必须一体化地综合运用这三种设计工具。 目前，与高超声速空气动力／热力学相关的理论、建模、研究方法、理论计算、程序、验证手段等方面还有待深入研究。 5.燃料高超声速推进系统由于存在极强的热负荷，需要燃料本身在循环过程中对许多部件承担冷却任务。目前正在研究的高超声速飞机和空天飞机通常采用液氢作燃料和冷却剂。对于高超声速巡航导弹而言，液氢的密度太小，要求的容积太大，直接影响弹的起飞质量和飞行过程中的阻力，因此需要研制吸热性好、后勤供应方便、能量密度高、可贮存的液体燃料、混合燃料和浆状燃料。
