X-33单级入轨高超声速研究机设想图
X-43A高超声速飞行器楔形进气口示意图(见箭头处)
可调式进气道激波锥的作用有两个：一是自动调节发动机的进气，以保证动力装置在各种M数情况下都能正常工作；二是在一定的M数范围内，将调节锥发出的激波引导到机翼前缘下方。弓形翼是按照扩大机翼与圆锥激波的接触面的原则设计的，发动机进气道唇口与机翼前缘之间的位置也是经过精心选择的。因此，在较宽的M数范围内，它所获得的激波升力增量要比伞形翼还大。
当然，弓形翼也有缺点，例如，其构型设计和生产工艺都比较复杂，襟翼、副翼及操纵系统的安装也不像普通机翼那样方便等。
从国外公布的各种方案看，目前研制中的高超声速飞行器，大部分都应用了激波升力原理。最大巡航速度只达到高超声速下限(M数5)的一些飞机方案，多采用激波升力大、效率高的伞形翼或弓形翼；而最大飞行M数超过10的航空航天飞行器，则往往采用与B-70轰炸机相类似的腹部进气方案，其机翼多为大后掠角三角翼。某
些空天飞机甚至选择无机翼的升力体。后者的波阻较低，而且抗高温特性较好，但自身能提供的升力很小，因此，在作高超声速飞行时，激波升力所占比例就相对较大。
对乘波飞机的研究，目前还处于起步阶段，许多技术难点也有待于解决，但其令人振奋的实验结果，已为我们展示了一个迷人的前景。估计经过设计师们的努力，到21世纪中叶，采用伞形翼或弓形翼的高超声速乘波飞行器将会飞上蓝天。
关键技术之四——利用“黑障”隐身
人类在发展航空与航天事业的过程中，曾经遇到过许多难题和技术障碍，其中最著名的就要算“音障”、“热障”与“黑障”三大问题了。这三者之间是有一定关联的，但解决起来一个比一个难。它们的共同特点是：与飞行器在大气层中的速度、高度等因素有关。航天部门研究“黑障”问题更多一些，因为这是航天器再入大气层时必然会发生的现象。当飞行器在大气层中以十几至几十个马赫数飞行时，其头部、弹翼等处会形成很强的激波。由于激波的压缩和气体的粘性作用，使得高超声速飞行器的动能转换为热能。
当机体周围的温度达到一定程度后，会出现空气分解现象。这时，空气分子在高温下，部分分解成原子状态的氧和氮，两者化合为一氧化氮，从而导致空气化学成份的改变。若再继续增大飞行速度，温度将进一步提高，气体原子和飞行器表面被烧蚀的材料将呈现出电离现象(空气原子等彼此碰撞，失去电子，而变成带电的离子)。于是，在飞行器外面便会形成一层高温电离质。如果把再入大气层的弹道导弹弹头等锥形体飞行器看作是“宝剑”的话，那么，在它们四周的高温电离质就像是“宝剑”的剑鞘。于是，人们形象地将其称之为等离子体鞘。
三尺青锋入剑匣，就看不见利刃了。飞行器也是一样，只要在其表面形成了一层等离子体鞘，它便有可能“遁形”。这是因为在某些条件下，由等离子体鞘形成的电磁屏障如同一堵墙一样，阻挡或散射电磁波，使电磁波的传输大大衰减。其结果是，在一定的高度和时间内，再入大气层的飞行器发出的通信信号，外界收不到；地面控制站送来的电磁波，飞行器亦收不着。此时，雷达等探测器也难以发现它，从而导致信息交流的严重恶化，甚至完全中断。人们把这种受等离子体鞘的影响所造成的“再入通信中断”的现象，称之为“黑障”。
那么，能否有意识地利用“黑障”特点，为高超声速飞行器蒙上一件“隐身外衣”呢？目前，国外正在研制中的几种高超声速飞机的最大飞行速度可达十几个马赫数，飞行高度都在20千米以上，基本具备了产生“黑障”的条件。当高超声速飞机到达敌区上空，并受到敌方先进的弹道导弹防御系统、高能激光武器等防空火力的威胁时，有意识地调整飞行速度、改变外形和姿态角，便可在机体周围或局部区域，形成一层对电磁波干扰很大的等离子体鞘，致使敌方的探测系统和制导系统失去目标。
当然，利用“黑障”隐身是要付出代价的。产生“黑障”的前提是，飞行器的速度和姿态角要比较大，在气动阻力的作用下，将高速飞行器的动能转换成热能。对再入大气层的航天器来说，通过这一过程可以降低再入速度，但对平飞的高超声速战斗机而言，则必然会消耗更多的燃料。所以，此法只能短时间使用。 既然知道可以利用“黑障”进行隐身，那么是否能人为地制造“黑障”呢？答案是肯定的。办法就是利用高温制造“等离子流”。产生等离子流的技术并不复杂，在工业上，人们早就应用了等离子体保护焊等措施，对一些材料特殊或工艺技术要求比较高的机件进行焊接和加工。依靠现代技术，完全可以通过类似闪电的方法或
专门设计的电离喷嘴产生等离子体流。若能在飞机上的某些特定的表面(如机翼前缘下方、后机身下方)布置一定数量的等离子流喷嘴，飞机在飞行时便能获得奇效：由于等离子体流的温度、密度等参数与外界的大气不一样，飞机的阻力可因此而明显降低。实验表明，只要配置得当，采用“等离子体流气动减阻”的方法，能将全机阻力降低30%以上。由于人造等离子体流可以大量吸收和散射雷达波，飞行器获得的隐身效果也是相当惊人的。采用此方法，即使是普通的作战飞机，其飞行性能和隐身性能亦会有相当大的改善。
关键技术之五——先进的机载系统
除了在起降状态和速度较低的过渡飞行状态下，高超声速飞机的驾驶员一般是无法透过挡风玻璃或舷窗看到外界景物的。因为在作大M数飞行时，机体表面所产生的高温，使驾驶舱的明胶玻璃难以承受。为了隔热、降阻，有必要用防热整流罩将驾驶舱的风挡保护起来。盖上防热罩后，自然就不能直接观察外面的情况。飞行人员若想了解周围的环境和航区的情况，对飞行器正确实施操纵，只有依靠先进的机载电子系统获取信息，如由大型计算机控制的自动导航、驾驶、显示系统，能够突破“热障”与外界联系的通信数据链系统等等。
好在高超声速飞行器在大M数状态下飞行，巡航高度一般都在几万米以上，即使出现异常情况，也有足够的时间进行处置。 责任编辑：兆然