1. 超燃冲压发动机，宇宙飞船的发动机是什么？

“离子发动机”是一种新型的宇宙飞船发动机.其原理是将无色无味的惰性气体，比如氙充满一个由磁场环绕并有电子束通过的仓室，电子撞击气体原子，使中性的原子变成带正电的离子，这些离子由静止被电场加速，带有上万个微孔的电网将高速离子聚集到飞船的排气管，离子以1.7×104km/s的高速穿过电网，由此产生推力，使引擎加速进入太空

核骤变发动机，核脉冲的升级版，也是非常有希望的方案，推力，效率，速度更快，但是技术障碍不是一般的难，要想实现路还漫漫长··巴萨德星际冲压发动机，更加疯狂创意的想法，核骤变的升级版，该方案最大的亮点在于燃料的现场采集而不需要自身携带，这使得飞船速度可以更快。

据说理论速度可以达到6/1的光速，顾名思义冲压，飞船就需要使用另外的动力将飞船推到一定的速度然后该冲压发动机才能发动，核骤变发动机就是初级发动机，可想而知该方案的实现难度了

2. 压燃冲压发动机最低启动速度？

一般至少要0.5Mach以上的初速度才能启动（看进气道设计水平），

入口气流1Mach以上才能有效工作，2~3Mach时工作效率。

冲压发动机靠的是进气气流和进气道+激波锥的综合作用“压住”燃烧膨胀

的气体不向前喷而只向后喷，其前提是进气速度要超过一个下限。

20m/s的时候，点火膨胀的气体会同时向前向后膨胀，不能产生推力。

低速的时候，可以用额外的装置来阻止燃气向前膨胀，脉冲喷气发动机 的进气活门，但使用这个活门就不是冲压发动机了。

冲压发动机和涡轮发动机一样都属于连续工作式发动机，和脉冲式截然不同。

3. 哪些国家有了高超声速导弹？

全世界拥有正式服役高超音速导弹的国家只有中俄，中国的东风17已经于近期高调亮相，惊艳全场，自不必多说。而俄罗斯在2017年一口气公开了三款高超音速导弹，其中匕首空射高超音速导弹已经于今年年初开始服役，皓石高超音速反舰导弹预计到2020年正式服役，先锋高超音速洲际导弹根据俄罗斯媒体的消息，将于年底组建第一个先锋导弹团，届时也将正式投入现役。除却中俄两国之外，目前英法日印等军事强国均未有高超音速导弹公开正式亮相，而美国虽然进行此类导弹技术研制已久，并且也公布过多次验证试验，但是尚未有正式产品定型，最终服役可能要等到2022年以后了。▲东风17▲米格31挂载匕首导弹

美国从冷战的星球大战计划开始，着眼于两小时打遍全球的目的，早早就进行了高超音速的验证，其在冷战结束后推出了包括X51A、HTV、HyFly等多个高超音速武器项目，但是因为各军种之间互相拆台，技术指标定的太高、步子迈的太大，最终功亏于溃。其最有名的X51A驭波者超音速飞行器，采用乘波体飞行器加超燃冲压发动机的组合，通过空中平台发射，速度最高能达到6.5马赫，技术指标和设计理念都十分超前，却因为发动机和供油系统出现问题，多次发射失败，最终项目无疾而终，至今X51A也只能躺在仓库内吃灰，作为名义上的技术储备而存在。▲X51A飞行器

面对中俄高超音速武器的跳跃式发展，美国陆军在今年已经推出了号称三军通用的LRHW高超音速导弹，目前已经交由洛克希德马丁公司研制，即使依仗美国雄厚的技术储备和先进的工业实力，LRHW要真的投入部队现役，可能最少也在2022年以后了。▲LRHW导弹系统

中美俄在高超音速武器领域干劲十足，一向以独立自主国防政策闻名的法兰西自然也不能作壁上观。在今年年初，法国国防部长弗洛朗丝·帕利声明：许多国家都在研制高超音速武器，法国不能坐视不理，法国政府已经正式签署一份高超音速武器研制合同！法国准备研发的是一款最高速度达到8马赫的高超音速导弹，该导弹被命名为ASN4G，计划运用双模态超燃冲压发动机，最终目标就是取代法国现役的ASMP-A超音速空射核弹头巡航导弹，成为阵风战斗机下一代标配战术核打击武器。该项目由今年刚刚宣布成立的欧洲导弹制造商MBDA负责，法国航空航天实验室也参与研发，但是双模态超燃冲压发动机是曾经让美国为之头疼的技术，以法国人的实力，是否能够成功克服还要打上一个大大的问号！▲法国ASN4G导弹概念图

回忆着日不落帝国的辉煌，如今却只能屈尊为美国的小弟，搅屎棍英国虽然目前军费紧缺，但是很显然不想落后太多，看着其他国家都在高超音速导弹上狠下苦功，英国人决定剑走偏锋，发展高超音速飞机！他们目前的计划并不激进，主要就是想为现役的台风战机换装新式的高超音速发动机，以求将台风战机的速度提升到5马赫以上。计划核心的佩刀发动机为一款具备自降温能力的火箭冲压发动机，拥有超高空和低空迥然不同的推进能力，目前英国人号称已经在进行地面测试。不过以英国人目前窘迫的财政收入和羸弱的工业能力来看，实现高超音速飞机计划，仍旧是遥遥无期。▲英国佩刀发动机▲佩刀发动机未来还可能运用于高超音速空天飞机

巡视完欧洲，我们再来看看亚洲，兴许是受到了周边国家的刺激，日本防卫省最近的军事白皮书公开了自己的高超音速导弹计划，并且制定了计划的实现时间节点和技术要求，看起来很符合日本人一款严谨的工作态度。不过这款导弹从本质上看其实只不过是美国失败的X51A飞行器的复制版，技术上并没有什么亮点。而且以日本现在的技术实力，5马赫以上的风洞都没有，连开发XASM-3超音速反舰导弹都耗费了超过十年时间，至今仍旧没有正式服役，所以别再扯什么日本工匠精神，高超音速导弹什么的，2030年之后再见吧！▲日本高超音速导弹计划

亚洲另一个野心十足的军事大国莫过于拥有13亿人口的印度，印度虽然经常被我们所嘲讽，但是得益于近年来迅速增长的经济实力，其在高超音速武器方面已经累计投入超过5亿美元。印度宣称早在2016年就已经试射成功射程达到600千米，速度超过6马赫的“舒亚”高超音速导弹。不过这种话只能信一半，以印度以往自研武器的作风来看，这里面的水分肯定不小，并且关键零部件不出意外也应该是进口自国外，所以对于这一项目，外界并不看好。印度目前唯一可靠的高超音速武器项目还是俄印联合开展的布拉莫斯-II反舰导弹，以俄罗斯相对成熟的技术，印度只要给钱，组装出一款猴版的皓石导弹是没有多大问题的，只不过时间上不拖个五年以上是不太可能实现的。▲俄印联合研制布拉莫斯超音速导弹

综上所述，目前高超音速武器领域中俄并列第一方阵，美国为第二方阵唯一成员，其他各国则基本都处在追随者状态的第三方阵。作为一种技术含量高、经费投入大的高新技术武器，高超音速武器最终可能将成为小国玩不起的存在，届时世界各国军事实力差距也将越拉越大！

4. 哪些发动机技术可以称得上领先水平？

发动机是现代工业的动力源，是当今世界各国特别工业强国的竞争焦点。各种称得上领先水平的而且已经服役的发动机，安其先进程度排序如下：

1. 首先是航空发动机，它是工业王冠上的明珠。目前能够研制先进航空发动机的国家不多，只有少数几个工业大国，例如美国、俄罗斯、法国、英国、以色列和中国等国，但我国的航空发动机还没有真正获得突破，还处在仿制、参考、探索阶段。

在航空发动机中最先进的当属美国F22战机的F135发动机和播音客机的GE9X系列发动机等。如下图是F135的台架测试状态。

2. 其次是小轿车（含赛车）发动机，它也是工业强国的代表作，如宝马的M、N系列发动机、凯迪拉克的XT5系列发动机、奔驰的V系列发动机、保时捷的718和911系列发动机等等，所有名牌高档小轿车和赛车的发动机均属汽车发动机中的上品。

3. 其三是潜艇和航母用的核动力发动机系统，它是军事强国的代表作。核电本身就是高科技中的顶尖技术，而小型化的核动力发动机系统更是顶尖中的顶尖。如美国的鹦鹉螺号核潜艇的S3W/S4W核反应堆、福特号的新型大功率一体化核反应堆等等。

4. 其它发动机，如俄罗斯的AL-31F和41F系列航空发动机、法国的幻影战机发动机、德国的大众汽车发动机、以及我国WS系列航空发动机和核潜艇的核反应堆系统等，也可列入先进发动机之列，但与上述同类发动机相比还有一定差距。

注：图片来自网络。

5. 超高音速武器的设计难点在哪里？

谈高超音速武器，有些人的理解是：飞得快的导弹，5倍音速以上，就是高超音速导弹。

这肯定不对。

如果单纯飞得快就是高超音速导弹，东风21、26、31、41、5B、白杨M、布拉瓦、民兵3、三叉戟......这些导弹都能达到十几二十倍的音速，都是高超音速导弹了。那么问题就来了：这些导弹是高超音速导弹吗？不是！

制造高超音速武器难不难？难。即便2021年，依旧是国家级高难度技术，中美俄都是实验阶段，没有高超音速导弹正式服役。别激动，东风17、匕首、锆石后面会讲。

制造高超音速导弹很难，但制造十几二十倍音速的导弹难吗？不难。40年前的弹道导弹就20倍音速了。所谓的5-10倍高超音速导弹，短程弹道导弹几十年前都能做到。如果说不管用什么技术，只要能达到5倍音速以上都叫高超音速导弹，那就不难了。和现在高超音速导弹，中美俄这样的大国都处于实验阶段的难度，明显对不上。

导弹大体分弹道导弹和巡航导弹两大类。高超音速导弹的全称应该叫：

高超音速巡航导弹。

高超音速导弹首先得把弹道导弹全排除掉，任何一款中远程、洲际弹道导弹都比高超音速导弹快很多，对于各大国也不是高难技术。即便是短程弹道导弹，也都能达到5倍音速以上。

普通的巡航导弹，例如美国的战斧，中国的东风10，是亚音速。反舰导弹属于巡航导弹，中俄的反舰巡航导弹的速度能达到3倍音速。中国的东风100是超音速巡航导弹，速度在3倍音速之内。

对于巡航导弹而言，3倍音速已经是极限，中俄的顶尖技术能做到。想把巡航导弹的速度做到5-10倍音速，也就是高超音速巡航导弹，难度爆表，才是难。如果是弹道导弹，考虑的则不是怎样达到5-10倍音速，而是要想办法怎样减速，怎样减到这么慢的速度。

巡航导弹和弹道导弹的本质区别是：吸气还是不吸气。只有明白了这个，才能知道高超音速导弹的难点在哪。

巡航导弹的原理和飞机、汽车是一样的。导弹里面装燃料，在飞行的过程中，导弹吸入空气（氧气）。吸气，空气和燃料混合在一起，燃烧，然后推动导弹的飞行。所以巡航导弹必须在大气层内飞行，因为这里有空气。飞到大气层外，没空气，导弹发动机停车。

弹道导弹采用的是火箭发动机，燃料箱里装的是火箭燃料。火箭燃料是自带氧化剂，自身里面产氧气，不用从外面吸气。火箭发动机不需要吸入空气，不依赖外部的氧气，所以它可以飞到大气层外面。

巡航导弹是发动机吸气，混合燃料燃烧，提供动力，始终在大气层内飞行，直到击中目标。弹道导弹是氧气、燃料全部自带，全在弹体内部，混合燃烧，一直飞到大气层外，然后火箭发动机和弹头分离，弹头在大气层外，按弹道飞行，最后再重返大气层，掉下来，砸向目标。大气层外没有空气，没有阻力，重返大气层的时候，又是从太空掉下来，所有很容易达到十几二十倍音速。

东风17采用的是典型的火箭发动机，前半截锥形是战斗部，后半截圆柱形是火箭发动机，里面自带氧和燃料，没有巡航导弹标志性的进气口。东风17和其他弹道导弹一样，都是用火箭发动机把战斗部投送到大气层外，这个环节的难度是零，和东风11、15、16没有区别。只不过到了大气层外，其他弹道导弹的战斗部是按照比较均匀的抛物线飞行，东风17是按照打水漂的弹道，也就是钱学森弹道飞行。其他导弹是一条规则的大圆弧弹道，钱学森弹道是导弹落下去再弹起来，再落下去再弹起来......问题是钱学森弹道也是弹道！都是弹道，只不过东风17的弹道漂的更复杂、更远、更无法预测。

官方从来没管东风17叫过高超音速导弹。把东风17算成高超音速导弹的，都是觉得速度快的导弹就叫高超音速导弹的民间发烧友。还是那句话，想探讨问题，得先分清啥叫"官宣、新闻"，啥叫"媒体猜测、媒体解读、民间故事"。部队的人，在正式的电视台、报纸上讲：东风17是高超音速导弹。从来没有过。

东风17依靠不吸气的火箭发动机，飞到大气层外，战斗部在大气层外飞行，再重新返回大气层，是标准的弹道导弹。充其量是弹道比较特殊，也就是钱学森导弹的弹道导弹。

高超音速导弹必须是在大气层内飞行，吸气。如果在大气层外飞、不吸气的导弹也算，所有的弹道导弹都是高超音速导弹了，失去了高超音速导弹的意义。弹道导弹的速度跟高超音速导弹比，要快2-4倍，而且几十年前就能做到了，没有难度。那中美俄还要花大力气搞高难度的高超音速巡航导弹呢？

因为弹道导弹太大了。

巡航导弹边飞边吸氧，弹道导弹自带氧，火箭发动机里装的一半是制氧剂。巡航导弹里面不带制氧剂，自然比弹道导弹要小很多。弹道导弹体积大，通常都是装在发射车、核潜艇上面。巡航导弹小，使用非常灵活，战斗机、轰炸机、车、舰船、常规潜艇、核潜艇都能装。

高超音速导弹也会保留巡航导弹的优点，体积小，5-10倍音速，射程几百公里。各种平台都能装。

1倍音速以下叫亚音速，1-5倍音速叫超音速，5倍以上叫高超音速。导弹飞行靠的是发动机推动。但以现在的科技，人类还做不到一台发动机实现从零到亚音速、超音速再到高超音速的飞行。各国搞的高超音速飞行器都是组合模式：飞行器先挂在飞机上，飞行器都是双模，一台超音速发动机，譬如一截小火箭或者其他种类的发动机+一台高超音速发动机。飞机以亚音速飞行，释放飞行器，第一级的超音速发动机点火，把飞行器推到5倍音速，然后高超音速发动机再点火，实现5-10倍的高超音速。

美国的高超音速飞行器，都是前面三分之二的长度是一截方形棱角分明的飞行器，腹部带进气口，后面三分之一的长度，是圆柱形，没有进气口。后面的圆柱形是火箭发动机，不吸气，没有进气口，负责把飞行器推到5倍音速。到了5倍音速以后，火箭部分脱落，前面吸气的发动机点火，实现高超音速。

美国的另一款高超音速飞行器X43，是圆柱型的超音速火箭在下面，方形带棱角弹高超音速发动机在上面。道理是一样的。

高超音速的难点就在这里。

飞行器在到达5倍音速以后，实现高超音速飞行的超然冲压发动机要吸气、点火、启动。这个时候是5倍音速，进气口进来的空气也是5倍音速，从进到进气口，再到从飞行器后面排出去，只有几毫秒的时间。1000毫秒=1秒。在这几毫秒的时间里，要实现空气和发动机自带的氢燃料混合，点燃。

飞行器以5倍音速飞行，此时进入进气道的空气，相当于5倍音速的风。在5倍音速的风里，把空气和燃料点燃，也就是常说的：台风里点火柴。这是整个高超音速导弹的技术中最难的。然后还得保证从进气道到燃烧室，再到尾部喷口，都在5-10倍音速的风中，在几毫秒的时间里，氧气和燃料充分融合，稳定燃烧。

这两点是制约高超音速导弹发展的难点。

至于导弹飞行中间的高热，根本不是问题。弹道导弹、返回式卫星，重返大气层的时候，都是20倍音速，比高超音速导弹快的多。与大气摩擦产生的热也不是高超音速导弹能比的。这些事人类几十年前就解决了。能造出抗2000度的材料，再去搞抗1000度的材料，再难能有多难？

导弹的飞控、制导、战斗部，都不是高科技。

只有明白高超音速导弹是巡航导弹，有进气口，需要吸气，在大气层内飞行，需要在5倍的音速下，进行二次点火。这才能明白它究竟难在哪。如果单纯的以为快就是高超音速武器，那就不难了，弹道导弹，很容易实现。

高超音速导弹不是5倍音速，在封闭的弹体内，搞二次点火。而是从前面的进气口到燃烧室再到尾部喷口，这一条通道都是敞开的。风从前面进来，到后面出去，全都是在5倍音速的自然环境下敞开着。5倍音速的风进来、出去，在这中间，拿火把燃料点着，然后在5-10倍的音速之内，稳定燃烧，太难。到现在中美俄也都在实验阶段，没有实用型的高超音速武器正式服役。

俄罗斯的锆石，弹体是棱角分明的方形，前面带开口，进气道，吸气用的，是高超音速导弹。但也处于实验阶段，还没正式装备。

俄罗斯的匕首导弹，不是。匕首导弹是伊斯坎德尔导弹的战斗部改装的。伊斯坎德尔是短程弹道导弹。俄罗斯是用米格31挂匕首导弹。看着和其他的高超音速武器很像，但它缺了最关键的一个东西：能吸气的高超音速发动机。

载机米格31不管怎样，它肯定不能算到高超音速导弹里面。就算把它考虑在内，米格31最高3倍音速，也远远谈不上高超音速。而且米格31的高超音速是得开加力的，只能维持几分钟，之后发动机得大修。正常情况下，米格31也得亚音速飞行。俄罗斯之所以相中它，是因为米格31足够大。米格31把匕首导弹拉到高空，之后匕首导弹脱离，点火。匕首导弹自带一个小型火箭发动机。匕首导弹在高空，以抛物线形式，在火箭的推动下，飞向目标。然后，就没有然后了。它没有最关键的最后一步，超燃冲压发动机在5-6倍的音速下，吸气、点火。因为它压根就没有超燃发动机。

匕首达不到5-10倍高超音速，即便达到了，它也是弹道导弹的变种，和巡航导弹，高超音速导弹没关系：没进气口，不吸气。

匕首导弹只是伊斯坎德尔短程弹道导弹的变种。它俩的战斗部是一样的。只不过伊斯坎德尔是用火箭把战斗部推到高空，然后战斗部再以抛物线的弹道飞向目标。匕首是用米格31替代推力火箭，把战斗部了拉到高空。这两款导弹把战斗部拉到高空的工具不一样，原理是一样的。

俄罗斯之所以用米格31取代火箭，只是为了省钱。火箭是一次性的，打一枚费一枚，米格31是重复使用的，可以多扔几次：便宜。

如果说战斗机拉弹道导弹战斗部，在高空投放也算高超音速导弹，这又没难度了。匕首导弹不是高科技，而是屌丝没钱的另类组合。

想做出5-10倍音速的导弹，其实一点都不难。但得是不吸气、大，弹道导弹。高超音速导弹之所以难，是因为既想要快，导弹还得小。难度一下翻了几十倍。导弹想小，必须要舍弃自带氧化剂，要吸外面空气里的氧，想吸氧，就得在大气层内飞：巡航导弹。

东风17在弹道导弹里算苗条的，但跟同等航程的巡航导弹比，它依旧非常大。因为它圆柱形的火箭里面，大部分装的是氧化剂。真正的高超音速导弹，只有东风17一半的大小。

6. 有超过50倍音速的飞行器吗？

目前还没有超过50倍音速的飞行器。高超声速飞行器大致可分为两个种类：

第一种：依靠先进的超燃冲压发动机就可实现大气层内的数倍音速。

第二种：钱学森弹道，俗称“打水漂”弹道。即“助推—滑翔”弹道。这种弹道的特点是将弹道导弹和飞航导弹的轨迹融合在一起，使之既有弹道导弹的设突防性能力，又有飞航式导弹的灵活性。

中国已知的高超声速试验就是这种弹道，由长征2号C运载火箭发射升空，在大气层边缘按照“钱学森弹道”在大气上层进行“打水漂”式飞行，由于该飞行器独特的气动设计，它的速度不会出现大幅度衰减，而是保持约7-8倍音速的速度“滑翔”飞行。

7. 冲燃发动机原理？

超燃冲压发动机是现代实现高超音速飞机的一个关键发动机，所为超燃是指燃烧室内的空气及燃料的流场速度是超过音速的，我们知道，速度越高，流场的复杂性越大，燃烧的稳定性和连续性就越差，这就是超燃冲压发动机的技术难度之一，为了实现在超音速流场条件下实现稳定的燃烧，就需要有先进的燃烧室技术、工艺和结构，这里面重点就是先进的燃料喷射技术和先进的混合技术。所以，超燃冲压发动机的原理除了冲压喷气发动机的基本原理之外，还需要有燃料喷射和混合在超音速流场条件下的稳定技术等综合的条件。