■主辦：北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)
■協(xié)辦：北京科普發(fā)展中心、嘉星一族、首都圖書(shū)館
■時(shí)間：2012年2月19日
■地點(diǎn)：首都圖書(shū)館
■主題：未來(lái)飛機(jī)的發(fā)展
■主講人：黃俊，北京航空航天大學(xué)教授，飛行器設(shè)計(jì)學(xué)科帶頭人，博士生導(dǎo)師。
■提要：本文介紹了未來(lái)五種熱門(mén)的航空技術(shù)：編隊(duì)飛行、空中加油、超聲速綠色飛機(jī)、波音X-48B，以及采用超聲速?zèng)_壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行器。這些新技術(shù)是出于什么樣的考慮？短期內(nèi)能不能實(shí)現(xiàn)呢？會(huì)給我們的出行帶來(lái)怎樣的變化？又會(huì)產(chǎn)生怎樣的問(wèn)題？
航空的基本知識(shí)
■什么是航空？
為了讓大家更好地理解未來(lái)五種熱門(mén)航空技術(shù)的基本原理，我要先說(shuō)說(shuō)航空器的一些基本概念，以及飛機(jī)飛行的基本原理。
《大百科全書(shū)》給航空下了一個(gè)定義：“航空是指載人或者不載人的飛行器，在地球大氣層中的航行活動(dòng)。”也就是說(shuō)航空器在有空氣的地方的航行活動(dòng)，就是航空。但地球的大氣層很高，隨著高度的升高，空氣是越來(lái)越稀薄的，那么到現(xiàn)在為止，離地球表面多高的范圍內(nèi)是航空呢？從1903年萊特兄弟的飛機(jī)飛行成功到現(xiàn)在過(guò)去一百多年了，上世紀(jì)六七十年代是航空發(fā)展的鼎盛時(shí)期，到現(xiàn)在為止，飛得最高的航空器也就是三萬(wàn)多米。今天講的航空大概是在距地面四十公里以下的區(qū)域里面的活動(dòng)。
為什么航空必須要有空氣呢？有兩個(gè)方面的原因。第一，飛機(jī)升空飛行要有升力，升力是靠空氣動(dòng)力產(chǎn)生的，在真空里面就不會(huì)產(chǎn)生升力了。第二，飛機(jī)飛行的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生阻力，阻力由航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力來(lái)克服，航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力怎么產(chǎn)生的呢？是利用空氣中的氧氣和飛機(jī)上載的燃油燃燒來(lái)產(chǎn)生推力的，所以航空必須要有空氣。
■航空器分為兩大類
航空器可以分為兩類：一類是靠空氣的浮力升空飛行的氣球飛艇，是輕于空氣的航空器；另外一類是它自身比空氣重飄不起來(lái)的，是重于空氣的航空器。
熱氣球就是空氣加熱以后，氣球氣囊里面的密度比外面的輕，所以就浮起來(lái)了。飛艇實(shí)際上就是氣球加上一個(gè)控制系統(tǒng)，再加上一個(gè)動(dòng)力裝置，下面有個(gè)吊艙，可以控制的氣球就是飛艇，它也是靠氣囊里面裝氦氣或者是氫氣來(lái)升空飛行的。
重于空氣的航空器大家都很熟悉，就是飛機(jī)。它以固定的機(jī)翼產(chǎn)生升力，有的飛機(jī)上裝有發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生前進(jìn)的動(dòng)力。
滑翔機(jī)跟飛機(jī)的區(qū)別就是滑翔機(jī)沒(méi)有動(dòng)力裝置，沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)，那它是怎么飛上天的呢？可以用別的飛機(jī)把它拿根繩子牽上去，或者它自己裝發(fā)動(dòng)機(jī)飛上去以后，主動(dòng)地把發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)掉。
直升機(jī)跟飛機(jī)的不同就是直升機(jī)的機(jī)翼是旋轉(zhuǎn)的，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋翼旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生升力，或產(chǎn)生前飛、側(cè)飛、倒飛的動(dòng)力。
還有旋翼機(jī)，或者叫做自轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，它跟直升機(jī)看起來(lái)很相似，但是它的旋翼跟發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有連起來(lái)，是自己轉(zhuǎn)的。還有撲翼機(jī)，機(jī)翼像鳥(niǎo)一樣上下?lián)鋭?dòng)來(lái)產(chǎn)生升力或產(chǎn)生前進(jìn)的推力。還有一種輕轉(zhuǎn)旋翼機(jī)，美國(guó)海軍已經(jīng)裝備了，給艦隊(duì)做運(yùn)輸。它結(jié)合了直升機(jī)和飛機(jī)的特點(diǎn)。起飛著陸以直升機(jī)模態(tài)，不需要機(jī)場(chǎng)和跑道，飛起來(lái)以后變成飛機(jī)，飛得快，人乘坐在里面也舒適，也飛得遠(yuǎn)。
■飛機(jī)為什么能飛？
飛機(jī)比較重，比如現(xiàn)在的A380，滿載的時(shí)候五百多噸，這么一個(gè)大家伙怎么能飛起來(lái)？它必須要有個(gè)力來(lái)平衡自身的重量才能飛起來(lái)，這個(gè)向上的力我們把它叫做升力。那么飛機(jī)飛起來(lái)的時(shí)候，空氣跟它的表面會(huì)有摩擦，這個(gè)摩擦?xí)a(chǎn)生阻力，阻力由飛機(jī)上面裝的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力來(lái)克服。所以飛機(jī)在飛行當(dāng)中就受到四個(gè)力的作用：一個(gè)是它自身的重量，叫重力，必須要有一個(gè)向上的力——升力來(lái)平衡它；另外，它產(chǎn)生的阻力要由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力來(lái)平衡它。
升力是由飛機(jī)的機(jī)翼產(chǎn)生的。大家見(jiàn)過(guò)刮風(fēng)的時(shí)候房頂被掀掉吧，為什么呢？我們坐在屋子里，身體的表面都承受著一個(gè)大氣壓的壓力，但是我們?yōu)槭裁锤杏X(jué)不到呢？因?yàn)槲覀兊捏w內(nèi)也有一個(gè)差不多的大氣壓，就抵消掉了。刮風(fēng)的時(shí)候，屋子里面還是一個(gè)大氣壓，外面的空氣有速度以后，它的壓力就小于一個(gè)大氣壓了，外面的空氣作用在房頂?shù)耐獗砻妫锩娴目諝庾饔迷诜宽數(shù)膬?nèi)表面，里面的壓力大，外面的壓力小，就把房頂給頂起來(lái)了。
那么飛機(jī)機(jī)翼是怎么產(chǎn)生升力的呢？就是在設(shè)計(jì)飛機(jī)的時(shí)候，從機(jī)翼下表面流過(guò)的空氣速度低一點(diǎn)，壓力就大一點(diǎn)；從機(jī)翼的上表面流過(guò)的空氣速度快一點(diǎn)，壓力就小一點(diǎn)，這個(gè)壓力差就是升力。當(dāng)這個(gè)升力大到等于飛機(jī)重量的時(shí)候，飛機(jī)就離地了。
那么升力的大小與什么有關(guān)呢？第一個(gè)是機(jī)翼的面積，也就是翅膀越大，升力就越大。第二個(gè)是飛行速度，速度越快，升力就越大。第三個(gè)是空氣密度，空氣密度越大，升力就越大，也就是說(shuō)飛機(jī)飛得越低，升力就越大。機(jī)翼的剖面或平面形狀有一個(gè)系數(shù)，叫升力系數(shù)，它跟機(jī)翼的面積平方成正比；跟飛行速度的平方成正比；跟空氣的密度成正比。
再來(lái)說(shuō)一下阻力。飛機(jī)飛行中，機(jī)翼產(chǎn)生升力的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生阻力，機(jī)身飛行的時(shí)候不產(chǎn)生升力，但是它也產(chǎn)生阻力。這個(gè)阻力要由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力來(lái)克服掉。飛機(jī)的阻力和升力的計(jì)算公式完全一樣，不同之處只是阻力系數(shù)。機(jī)翼面積越大，阻力越大；飛行速度越快，阻力越大；空氣密度越大，阻力越大。假設(shè)飛機(jī)在一公里的高度上飛行，它的升力是大，但是阻力也大，需要發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)克服它的推力就大，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)就得大，這樣油箱里面的油很快就燒完了，所以飛機(jī)不能飛那么低。
設(shè)計(jì)飛機(jī)的時(shí)候有一個(gè)目標(biāo)，就是讓飛機(jī)的升阻比最大，越大越好。升阻比就是升力和阻力的比，就等于升力系數(shù)和阻力系數(shù)之比。
五大熱門(mén)航空技術(shù)
■編隊(duì)飛行
英國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)說(shuō)，未來(lái)跨洋飛行或者長(zhǎng)途飛行的客機(jī)，可以組成一個(gè)編隊(duì)，大家一塊來(lái)飛。經(jīng)過(guò)計(jì)算，這樣大概可以節(jié)省12%左右的燃料。
那么這個(gè)技術(shù)來(lái)源于什么呢？就是大雁冬天要飛到南方，開(kāi)春以后再飛回來(lái)，這種鳥(niǎo)長(zhǎng)途遷徙的時(shí)候就是編隊(duì)飛行。飛機(jī)是不是也可以跟大雁一樣編隊(duì)飛行呢？
為什么要提出編隊(duì)飛行呢？最主要的目的就是節(jié)省燃料。為什么能夠節(jié)省燃料呢？從大雁飛行就可看出來(lái)。大雁V型編隊(duì)飛行的時(shí)候，飛在后面的那些大雁會(huì)省力，打頭的那個(gè)省不了力，所以大雁飛行的時(shí)候要輪換著帶頭。V字型的飛行為什么會(huì)省力呢？因?yàn)轱w行的時(shí)候可以增加升力，同時(shí)阻力還是那么大，就相當(dāng)于升阻比增大，或者說(shuō)是相同的升力的情況下阻力小了，這樣飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燒油就少一點(diǎn)。
為什么V型編隊(duì)能夠增加升力呢？機(jī)翼就那么長(zhǎng)，有末梢，在末梢處下表面的壓力大，上表面的壓力小，高壓力的空氣就會(huì)往低壓力的地方跑，所以飛機(jī)飛起來(lái)以后，會(huì)卷起來(lái)一個(gè)一個(gè)的逆時(shí)針的漩渦，叫做梢渦。機(jī)翼后面卷起的這個(gè)漩渦，讓一邊的空氣往上，另一邊的空氣往下，如果后面的飛機(jī)正好是飛在向上的區(qū)域（Upwash）里，空氣是不是就把它抬起來(lái)了呢？它就增加升力了。大雁就是飛在這個(gè)區(qū)域里邊，它就省力了。但是，如果飛錯(cuò)了，飛到向下的區(qū)域（Downwash）里去了，那么就正相反。所以編隊(duì)飛行，控制好幾架飛機(jī)的編隊(duì)很重要。大雁為什么能夠飛得這么好呢？因?yàn)樗约旱纳眢w能夠感覺(jué)到在哪里省力，而飛機(jī)自己感覺(jué)不到，不過(guò)現(xiàn)在隨著傳感技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)有改變，測(cè)距有可能實(shí)現(xiàn)。
但是編隊(duì)飛行還有好多問(wèn)題，不是說(shuō)飛機(jī)就能一塊走的，它的目的地也不一樣，所以編隊(duì)飛行到底能省多少油，組成一個(gè)編隊(duì)和單獨(dú)飛消耗的燃油到底哪個(gè)多哪個(gè)少，還要做一個(gè)衡量。
有人提出來(lái)，編隊(duì)飛行能不能解決航班延誤的問(wèn)題呢？解決不了，甚至有可能會(huì)造成航班延誤。一架飛機(jī)飛起來(lái)，還等其他飛機(jī)來(lái)編隊(duì)呢。航班延誤問(wèn)題主要是氣候原因和管理問(wèn)題，現(xiàn)在是管理的問(wèn)題更多一點(diǎn)。
■空中加油
空中加油是一個(gè)非常成熟的技術(shù)，國(guó)外二戰(zhàn)時(shí)期就有了，我們國(guó)家上世紀(jì)90年代已經(jīng)掌握了，軍用飛機(jī)進(jìn)行空中加油已經(jīng)非常普遍了，它的主要目的是用來(lái)增加軍用飛機(jī)的航程或者作戰(zhàn)半徑。但是到現(xiàn)在為止，還沒(méi)有給民用飛機(jī)加油的空中網(wǎng)絡(luò)。
一個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)好了以后，它的起飛總重是有一定的限制的，在這個(gè)總重下，一架民用客機(jī)可以在載客量、航程和燃油量之間進(jìn)行折中和權(quán)衡。也就是說(shuō)同一架飛機(jī)，少裝幾個(gè)人，多裝一些燃油，就可以飛得遠(yuǎn)一點(diǎn)；要是多裝一些人，少裝一些油，就飛得近一點(diǎn)，總重量保持不變。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，波音747在A380出來(lái)之前是世界上最大的客機(jī)，它可以跨太平洋飛行，可以飛1.3萬(wàn)公里以上，但是日本人買(mǎi)的波音747用于國(guó)內(nèi)航線的時(shí)候，日本的國(guó)內(nèi)航線太短，所以就把客艙改成全經(jīng)濟(jì)艙布置，可以坐550個(gè)人，少裝點(diǎn)油，就可以在日本的國(guó)內(nèi)航線飛了。
但是發(fā)動(dòng)機(jī)是用燃油來(lái)產(chǎn)生推力，來(lái)克服阻力，隨著飛機(jī)不斷飛行，發(fā)動(dòng)機(jī)不斷工作，燃油越來(lái)越少，也就是說(shuō)如果用波音747或者A380從北京飛到美國(guó)，起飛之前要把這一路上能夠用到的燃油都裝好。現(xiàn)在波音747裝滿了以后能夠裝210噸，A380裝得更多，300噸燃油，那么A380裝人的總重量是多少呢？70噸。就是為了把70噸重量的旅客運(yùn)過(guò)去，要裝300噸左右的油。
那么空中加油是什么意思呢？飛機(jī)設(shè)計(jì)的升阻比一定，假如北京飛美國(guó)的航班，起飛的時(shí)候少裝點(diǎn)油，飛機(jī)的阻力就小，消耗的燃料就少，能省油；還有就是少裝點(diǎn)油，多裝一些人，可以多賣(mài)票，會(huì)賺錢(qián)。但是少裝點(diǎn)油起飛，到不了美國(guó)怎么辦呢？空中再給它加進(jìn)去。所以空中加油的目的也是為了省油，或者是多賣(mài)出幾張飛機(jī)票，多賺點(diǎn)錢(qián)。
有人擔(dān)心空中加油會(huì)不會(huì)有汽油味道，我告訴大家，現(xiàn)在飛機(jī)都是氣密座艙，客機(jī)都是密封的。飛機(jī)飛到一萬(wàn)米的時(shí)候，我們身體里面是一個(gè)大氣壓，外面是0.3個(gè)大氣壓，如果飛機(jī)不氣密的話，人根本就受不了。所以加油那個(gè)油味道肯定不會(huì)進(jìn)入客艙的。但是我們這么多人坐在里面，有個(gè)龐然大物在前面給它加油，可能心理上還是有一些擔(dān)憂的。
空中加油必須要有空中加油的網(wǎng)絡(luò)，得有空中加油機(jī)，那么這加油機(jī)它也要燒油，也是要有成本的。所以做決策不就是這樣收益和消耗之間來(lái)折中嗎？能不能實(shí)現(xiàn)就得來(lái)比較。
■超聲速綠色飛機(jī)
1903年以來(lái)，超聲速運(yùn)輸機(jī)只有兩個(gè)，一個(gè)是英國(guó)和法國(guó)聯(lián)合研制的協(xié)和號(hào)，另外一個(gè)就是前蘇聯(lián)的圖-144，但是超聲速戰(zhàn)斗機(jī)就多了，人們總是想飛得快一點(diǎn)。
在海拔50米左右的地方，聲音的傳播速度大概是每秒鐘340米，超過(guò)每秒鐘340米就是超聲速。協(xié)和號(hào)曾經(jīng)投入航線使用，但是問(wèn)題比較多，第一是票價(jià)太高，第二是噪聲太大，第三是故障太高，用了幾年以后停飛了。票價(jià)太高是因?yàn)樗鼰吞珔柡Γ玫脑缙诘臏u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)油耗非常大。噪聲大是因?yàn)槌曀亠w行的時(shí)候有一個(gè)聲爆問(wèn)題，這使得協(xié)和號(hào)超聲速飛行的區(qū)段受到了限制，比如它從歐洲飛到美國(guó)，只能在大西洋上空才能超聲速，在陸地上面都不能。另外，它用的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲也很大，發(fā)達(dá)國(guó)家很多機(jī)場(chǎng)都不許噪聲高于多少的飛機(jī)著陸，所以美國(guó)只有個(gè)別的機(jī)場(chǎng)能夠讓它著陸。所以它的商業(yè)運(yùn)行很不成功。
超聲速綠色飛機(jī)是為了解決第一代飛機(jī)中的兩個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，一個(gè)是聲爆噪聲的問(wèn)題，第二個(gè)就是經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題——降低耗油率。聲爆跟飛機(jī)的大小成正比，飛機(jī)的體積越大，它噪聲越大，影響越大。聲爆不光是一個(gè)噪聲的問(wèn)題，而且它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沖擊波，協(xié)和號(hào)要是在陸地上空飛過(guò)的話，下面的一些建筑物的玻璃都會(huì)被它給震掉；第二就是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)油耗高，發(fā)動(dòng)機(jī)自身的噪聲也很大，不超聲速飛行的時(shí)候也很大。
超聲速綠色飛機(jī)現(xiàn)在在世界上爭(zhēng)論還比較多，我們國(guó)家包括我本人也做過(guò)一些研究，我們國(guó)家也安排了一些課題，但到現(xiàn)在為止還沒(méi)有提到立項(xiàng)的問(wèn)題。洛克希德·馬丁公司提出了超聲速綠色飛機(jī)的概念，巡航速度將近兩倍音速。它設(shè)計(jì)得像標(biāo)槍一樣，就是要減少聲爆的影響，還要降低油耗、減小噪聲。
從技術(shù)上來(lái)講，它的設(shè)計(jì)能不能解決聲爆現(xiàn)在說(shuō)不好；另外它需要采用先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)或者其他的先進(jìn)技術(shù)來(lái)達(dá)成航程，要飛得遠(yuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗要低才飛得遠(yuǎn)；還有就是對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題；還有經(jīng)濟(jì)可承受性的問(wèn)題。它可以利用一些軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，但是可能普通老百姓不會(huì)從中受益，受益的還是那些有錢(qián)的人。
■波音試驗(yàn)性飛機(jī)X-48B
這種飛機(jī)的造型跟以前的飛機(jī)不一樣，它把機(jī)身、機(jī)翼之間的分界模糊掉了，這叫做翼身融合體。為什么翼身融合是一種先進(jìn)的布局形式？
民用客機(jī)發(fā)展到今天，從第一代波音707開(kāi)始，到最先進(jìn)的A380，飛機(jī)看起來(lái)外形都差不多，都是靠機(jī)翼來(lái)產(chǎn)生升力，機(jī)身是不產(chǎn)生升力的，但是飛行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生阻力。這個(gè)X-48B把機(jī)翼機(jī)身融合在一起，做成大機(jī)翼，都可以產(chǎn)生升力。這個(gè)外形就是為了增加升力，阻力不一定減小，但是升力增大了，阻力還一樣，升阻比就上去了，如果重量一定的話，相當(dāng)于阻力就小了，就省油了。
所以未來(lái)的民航客機(jī)基本上是圍繞燃料消耗這個(gè)問(wèn)題來(lái)考慮的，減少飛機(jī)的阻力從而達(dá)到節(jié)省燃油的目的。在結(jié)構(gòu)和使用效能方面X-48B比現(xiàn)役客機(jī)也有優(yōu)勢(shì)，具體表現(xiàn)為它可能飛得更遠(yuǎn)，它的油耗低了，裝同樣多的油可以飛得更遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)性好，機(jī)翼機(jī)身做成一體，有可能可靠性更高。
但是X-48B有沒(méi)有問(wèn)題呢？有的。如果把客機(jī)做成這個(gè)樣子，里面乘客的座椅怎么布置呢？就跟我們今天講堂的布置差不多了。有的乘客可能不太喜歡這種劇院式的布置形式，有人喜歡坐靠窗戶的地方，飛機(jī)做成這個(gè)樣子以后，靠窗戶的座位就少了，但這還不是主要問(wèn)題。另外一個(gè)問(wèn)題就是應(yīng)急救生。民航飛機(jī)不像戰(zhàn)斗機(jī)在空中可以彈射跳出來(lái)，民航飛機(jī)在空中不能跳傘，適航條例規(guī)定，任何飛機(jī)必須在八十秒之內(nèi)讓所有人逃出來(lái)。如果飛機(jī)里面這么布置，逃的時(shí)候怎么辦？?jī)蛇叾寂艿袅耍虚g的怎么辦？
空客A380這么大，可以坐五百多人，最多可以坐八百多人，是做過(guò)試驗(yàn)的，乘客在八十秒之內(nèi)全都逃出來(lái)了，為什么效果這么好呢？因?yàn)閰⒓訉?shí)驗(yàn)的人都知道這是做實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有真正的安全問(wèn)題，所以逃生的時(shí)候都按順序，很順利地就跑出去了，但是這不反映逃命的問(wèn)題。然后又做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，先跑出去的頭三十名獎(jiǎng)十英鎊，結(jié)果這下壞了，三分鐘了人還擠在門(mén)那兒。所以X-48B作為未來(lái)客機(jī)的可能性已經(jīng)比較小了，但是它有可能作為運(yùn)輸機(jī)或者空中加油機(jī)。
■超聲速?zèng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)與空天飛機(jī)
我們前面講兩倍音速，叫超聲速飛行；采用超聲速?zèng)_壓噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)（或超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)）的航空器是5倍音速以上，一般把它叫做高超聲速飛行。
噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力的原理就是空氣或燃燒后的燃?xì)飧咚賴姵鋈ヒ院螅a(chǎn)生一個(gè)力。那么這個(gè)超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有什么不同呢？在燃燒的時(shí)候，它必須是超聲速的，它要解決的，是今后我們的太空旅行的成本問(wèn)題。現(xiàn)在基本上每個(gè)人買(mǎi)張機(jī)票都可以坐飛機(jī)了，但是要到天上去看一看還不行。
這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的原理已經(jīng)試驗(yàn)過(guò)。2004年，美國(guó)的試驗(yàn)飛行器用這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)飛了，聲速飛到了9.8馬赫（物體速度與音速之比值，即音速之倍數(shù)），但是它的工作時(shí)間比較短，12秒；2010年又試了一次，速度沒(méi)有那么大，但是也超過(guò)5馬赫了，試驗(yàn)時(shí)間已經(jīng)達(dá)到140秒。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的目的就是降低空地往返的成本，使大眾實(shí)現(xiàn)太空旅行。
美國(guó)的航天飛機(jī)有效載荷是25噸（我們的天宮一號(hào)是8.5噸），它的軌道器重109噸，但是它地面發(fā)射的時(shí)候要有一個(gè)外掛油箱，自重30噸，油箱里邊要裝616噸的液體氧，燃料是103噸的液態(tài)氫，起飛的時(shí)候還要兩個(gè)固體火箭發(fā)射助推器，每個(gè)重量是590噸。所以大家算一算，為了把109噸的航天飛機(jī)發(fā)上天，發(fā)射的時(shí)候要裝一千多噸的重量上去，特別是要裝616噸的液態(tài)氧。
那么超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就不用帶氧氣了，而是利用空氣中的氧氣，它的重量就輕下來(lái)了。當(dāng)然它要帶燃料，可以帶液態(tài)氫——問(wèn)題是液態(tài)氫雖然重量很輕，但是容積太大，飛機(jī)的個(gè)頭太大了以后，阻力也大，需要的推力也大，這也是個(gè)矛盾。
總之超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)就是為了不用帶氧氣。從理論上講，采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，最大速度可以達(dá)到12倍音速，極限可以達(dá)到24倍，接近第一宇宙速度（物體在地面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度，別稱航天器最小發(fā)射速度、航天器最大運(yùn)行速度，7.9公里/秒），它還不能入軌，但是可以到達(dá)100多公里的高度，進(jìn)行亞軌道旅行。
但是，采用超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，第一個(gè)問(wèn)題是它速度低的時(shí)候不能工作，它必須在5倍音速的情況下才能工作，至少也要4.5倍，所以在它工作之前必須用其他的手段把飛行器加注到4.5倍音速。第二個(gè)問(wèn)題是超聲速燃燒，美國(guó)有一次做實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有燃起來(lái)，失敗了。還有工作時(shí)間短、自己不能直接進(jìn)入軌道、返回大氣層后的熱量問(wèn)題和冷卻問(wèn)題等等，它存在問(wèn)題還比較多，但這確實(shí)是一個(gè)未來(lái)的方向。現(xiàn)在已經(jīng)有一個(gè)概念叫空天飛機(jī)，空天飛機(jī)的動(dòng)力裝置就是超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
（本文根據(jù)錄音稿整理，未經(jīng)主講人審定）
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