7 月24日凌晨5點，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)（JAXA）研制的超燃沖壓發(fā)動機隨日本S-520-RD1探空火箭從內(nèi)浦航天中心發(fā)射升空。 中午11時許，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)宣布發(fā)射試驗成功。 此舉是日本發(fā)展高超音速武器的重要一步。

本次日本采用的是S-520-RD1探空火箭，火箭全長9.15米，直徑0.52米，重2.6噸。S-520探空火箭是從日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)(JAXA)研發(fā)的系列探空火箭發(fā)展而來，是為取代K-9M和K-10型探空火箭而開發(fā)的，按照火箭直徑分為160、210、310、520等不同型號。S則代表火箭的級數(shù)（Stage）。也就是說本次的火箭就是單級火箭加超燃沖壓發(fā)動機段。該火箭可選配三軸姿態(tài)控制和回收系統(tǒng)，可將100千克的有效載荷發(fā)射到300千米以上高度，并提供超過5分鐘微重力飛行環(huán)境。S-520的單級火箭采用外殼中鑄造成型的HTPB復(fù)合推進劑顆粒，內(nèi)部有雙推力剖面，前部有一個七尖齒輪配置，可在初始飛行提供高推力，而具有簡單管狀設(shè)計的后部可在飛行后期維持較低水平的推力。初始膨脹比為8:1的噴嘴旨在提高有效比沖，腔室由HT-140高強度鋼制成。為了減輕重量和耐熱性，尾翼前緣由鈦合金制成，其主體為鋁蜂窩夾層板和GFRP/CFRP層壓表面板。

S-520的火箭整流罩由玻璃鋼制成，內(nèi)部可以放置科學(xué)儀器，后部還可放姿態(tài)控制模塊或回收模塊，通過聯(lián)氨側(cè)噴射系統(tǒng)對火箭進行姿態(tài)控制。通過尾翼旋轉(zhuǎn)來穩(wěn)定大氣層外的姿態(tài)。S-520-RD1號由探空火箭S-520的一級部分和飛行試驗用試件組成，試飛用的超燃沖壓發(fā)動機長約1.8米，直徑約0.52米，重約300千克，內(nèi)部裝有用于點火的氫氣和乙烯燃料。據(jù)外媒消息，JAXA設(shè)計的混壓進氣道構(gòu)型與美國與澳大利亞“高超聲速國際飛行研究實驗”（HIFiRE）項目開發(fā)的HF2超燃沖壓發(fā)動機十分相似，配有三維內(nèi)收縮進氣道。

超燃沖壓發(fā)動機是指燃料在超聲速氣流中進行燃燒的沖壓發(fā)動機。在超音速飛行時導(dǎo)彈進氣道吸入氣流，高超聲速氣流在進氣道擴壓到較低超聲速，然后燃料噴入與空氣中的氧結(jié)合燃燒，從尾噴管噴出做功，使得導(dǎo)彈轉(zhuǎn)入高超音速（超過5馬赫）飛行。這種發(fā)動機具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、單位推力高、無需攜帶氧化劑、有效載荷大和速度快的優(yōu)點。但需要外部動力將其推到高超音速才能夠工作，且其低速性能不好，這種發(fā)動機主要應(yīng)用于軍事和航天領(lǐng)域?，F(xiàn)在各國主要研究的是雙模態(tài)沖壓發(fā)動機和雙燃燒室沖壓發(fā)動機，一個是單燃燒室能夠適應(yīng)亞燃沖壓和超燃沖壓兩種模式工作的發(fā)動機。一個是干脆配亞燃沖壓和超燃沖壓兩個燃燒室的發(fā)動機，這兩種都需要外部動力將其推到高超音速才能夠工作。

而日本現(xiàn)在試驗的還是原型狀態(tài)，之所以現(xiàn)在就進行試飛，主要是因為在超燃沖壓發(fā)動機的地面風(fēng)洞試驗中，因為氣流路徑復(fù)雜造成氣流湍流強度差異，因為氣流受熱不同氣體的混合導(dǎo)致氣動加熱和發(fā)動機特性與實際飛行之間存在差異。因此JAXA正在開展研究構(gòu)建一種分析工具（可能是一種算法），該工具可以校正地面風(fēng)洞試驗的結(jié)果，并預(yù)測實際飛行條件下吸氣式發(fā)動機的特性，這需要獲取實際飛行中的燃燒數(shù)據(jù)等來評估。有了這個就能夠減少實現(xiàn)配備超燃沖壓發(fā)動機的未來導(dǎo)彈所需的飛行測試次數(shù)，降低開發(fā)成本。

本次實驗中，S-520-RD1探空火箭以78度發(fā)射角發(fā)射，發(fā)射后68秒試驗段與火箭助推器分離，隨后在第70~155秒試驗段的姿態(tài)控制模塊工作讓試驗段進行約110度的姿態(tài)變化，206秒達到最高高度168千米后，隨后飛行高度下降，姿態(tài)控制模塊與試驗段分離后，在30千米高度超燃沖壓發(fā)動機工作點燃乙烯燃料，飛行速度達到5.5馬赫，燃燒時間約6秒，同時試驗儀器獲取發(fā)動機外部產(chǎn)生的氣動加熱和發(fā)動機內(nèi)部超音速燃燒的數(shù)據(jù)，通過無線電波傳輸?shù)降孛嬲??；鸺l(fā)射后412秒落在內(nèi)浦東南海域。測試團隊將會用該數(shù)據(jù)與地面風(fēng)洞測試數(shù)據(jù)進行比較。

日本從80年代HOPE-X太空飛機項目就開始積累高超音速飛行技術(shù)，隨后靠1994年OREX軌道再入試驗、1996年HOPE-X驗證飛行器飛行試驗、HYFLEX高超音速飛行試驗、2001~2007年五國合作的HyShot高超音速試驗積累了很多技術(shù)，JAXA還建造了一系列高超音速風(fēng)洞設(shè)施，因此為日本研制高超聲速導(dǎo)彈打下了一定的基礎(chǔ)。因此日本防衛(wèi)省從2017年度起提供總計約18億日元（約合人民幣8900萬元）補助，用于高超音速導(dǎo)彈的開發(fā)，隨后在2019年宣布投資64億日元開發(fā)高超聲速飛行器發(fā)動機技術(shù)，準(zhǔn)備研制高超聲速巡航導(dǎo)彈（HCM）和高超聲速滑翔彈（HVGP）等兩種防區(qū)外高超聲速反艦武器，其中高超聲速巡航導(dǎo)彈委托的正是JAXA與日本先進科學(xué)研究中心（ASRC），計劃2030年列裝。也就是說這款發(fā)動機一旦研制成功，日本就離高超聲速巡航導(dǎo)彈更近了一步，因此我們理應(yīng)警惕。

話說回來，我們就沒有相應(yīng)的研究嗎？當(dāng)然有了！就從公開的資料來說，比如2018年公布的凌云高超音速飛行器，2015年末就試飛成功，2020年6月中科院范學(xué)軍團隊研制的超燃沖壓發(fā)動機在一次地面試驗中，已實現(xiàn)連續(xù)600秒運行時間的成績，就在7月4日，由西北工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院空天組合動力創(chuàng)新團隊牽頭研制的“飛天一號”火箭沖壓組合動力在西北某基地成功發(fā)射，國際首次驗證了煤油燃料火箭沖壓組合循環(huán)發(fā)動機火箭/亞燃、亞燃、超燃、火箭/超燃的多模態(tài)平穩(wěn)過渡和寬域綜合能力，飛行試驗圓滿成功。這可是世界頂尖水平！還用我多說什么嗎？