一、高超声速飞行器技术发展路径及动力技术介绍1.1高超声速飞行器技术发展路径高超声速飞行器区别与其他飞行器最大的特点是高度一体化，使得飞行器机身与推进系统密不可分，从某种意义上来说是无法划分出一个所谓的“发动机”进行研制的，这样的“发动机”也只有在与机身合二为一才能发挥其真实的性能，也才能真正的运行起来。因此，高超声速飞行器首先是“自顶而下”地分解研究对象和研究阶段，随着技术的发展再逐步地整合各部分的研究，逐级、逐步形成一个完整的飞行器研究对象。从总体方案设计的完整的飞行器作为研究对象可划分为四个层次的研究：气动/推进一体化研究、全流动通道推进系统研究、超然冲压模型发动机研究、超然冲压发动机部件研究，将高超声速飞行器自顶而下分解后就，再从分解出来的底层部件逐步发展“自下而上”到顶层飞行器。同时“自顶而下”的技术分解和“自下而上”的技术集成这两条路线又是有交互的，在试验研究的任何阶段发现问题，都应当反馈到飞行器总体的设计，重新定义部件、子系统的研究对象。图1.11.2高超声速飞行器动力技术介绍高超声速飞行器的核心关键技术包括超燃冲压发动机技术、高超声速飞行器组合推进系统技术、高超声速飞行器机身推进一体化设计技术、高超声速飞行器热防护技术、高超声速飞行器导航制导与控制技术、高超声速飞行器风洞实验技术。下面的篇幅分别对超燃冲压发动机和组合推进系统技术做简要介绍：1.2.1超然冲压发动机技术(1)超然冲压发动机概念介绍超燃冲压发动机是高超声速飞行器推进技术的核心技术，超然冲压发动机与亚燃冲压发动机同属于吸气式喷气发动机，由进气道、燃烧室和尾喷管构成，没有压气机和涡轮等旋转部件，高速迎面气流经进气道减速增压，直接进入燃烧室和燃料混合燃烧，产生高温燃气经尾喷管加速后排出，从而产生推力。超燃冲压发动机通常可以分为双模态冲压发动机和双燃烧室冲压发动机。双模态冲压发动机是指发动机根据不同的来流速度，其燃烧室分别工作于亚声速燃烧状态、超声速燃烧状态、超声速燃烧/亚声速燃烧/超声速燃烧状态。双燃烧室冲压发动机是指同一发动机同时具有亚燃冲压和超燃冲压双循环的超燃冲压发动机，采用双循气动/推进一体化研究全流动通道推进系统研究超然冲压模型发动机研究超然冲压发动机部件研究环的主要目的是用亚燃冲压发动机点燃超然冲压发动机来解决煤油燃料的点火和稳定燃烧问题。(2)超声速燃烧概念在一定的压缩和膨胀效率的条件下，进入发动机的空气有一最佳压缩量，使得发动机的效率最高。燃料的热值和过程的效率越高，其最佳压缩量越高。低于或超出此压缩量发动机的效率都会降低。因此在飞行速度低时，入口空气的动能全部用来增压还不够，需要进一步的增压，以达到比较高的效率。比如涡轮喷气发动机就使用了涡轮继续增压。当飞行超过一定速度后，入口空气按最佳压缩量压缩时，进入燃烧室的流动仍为超声速。如果继续减速增压，以致变成亚声速，由于巨大的总压损失和熵增，即使耐温允许，发动机也很难产生推力。因此，只能部分减速增压，燃烧过程不得不在超声速流动的条件下进行。这种在高超声速条件下工作的吸气式发动机成为超声速燃烧冲压发动机，超声速燃烧是指超声速流动中的燃烧。1.2.2高超声速飞行器组合推进系统技术超燃冲压发动机是高超声速飞行器技术体系中的关键技术，但是由于超然冲压发动机需要在较高的飞行马赫数下才能起动工作，因此需要与其他类型的动力系统进行组合，才能在较大的飞行包线内完成飞行任务。一般来说，超燃冲压发动机起始工作的下限是5马赫，双模态超燃冲压发动机可以下延至3马赫，那么对于起始工作点之前则需要其他的动力装置来推动飞行器的起飞和加速。目前解决这一问题的途径主要可分为两大类：一类是火箭基组合循环发动机推进系统RBCC；另一类是涡轮基组合循环发动机推进系统TBCC。(1)RBCC基本概念及工作原理RBCC推进系统将火箭发动机和吸气式推进系统结合在一起，组成一个一体化的推进系统。该推进系统整合了火箭发动机、亚燃冲压发动机和超燃冲压发动机，共有四个工作模态：引射模态、亚燃冲压模态、超燃冲压模态和纯火箭模态。通过在部分...