JAXA 一直在促进研发，以建立可在 2 小时内穿越太平洋的 5 马赫级高超音速客机的技术。与以 2 马赫左右飞行的超音速飞机相比，以 5 马赫飞行的高超音速客机将暴露在更高的温度环境中。因此，需要研究和开发新的发动机和耐热结构。
我们主要专注于研发可以从起飞到5马赫连续运行的高超音速涡轮喷气发动机，我们在该领域的研发还包括高超音速客机的系统分析、空气动力学设计、耐热设计和其他重要功能。

高超声速涡轮喷气发动机研发

针对高超音速涡轮喷气发动机的技术示范，我们一直在推动 1 kN 级推力小型示范发动机的研发。我们设计和制造用于技术演示的高超音速涡轮喷气发动机的工作始于 2004 年，并于 2008 年通过模拟起飞状态的发动机系统演示实验在世界上首次成功演示。

当以 5 马赫的速度飞行时，气流较慢的进气口区域的温度高达 1,000°C。为了解决这个问题，我们正在对高超音速涡轮喷气发动机进行“预冷却”，利用燃料低温液氢的极冷特性，将高温空气冷却至约 300°C，这是核心发动机可接受的温度。由于冷却产生的空气密度更高，这种预冷系统使高超音速涡轮喷气发动机能够随着发动机推力的增加而从起飞到 5 马赫的速度连续运行。

高超音速涡轮喷气发动机由以下主要部件组成：

• 可变几何进气口：管道将 5 马赫的风速降低到 1 马赫以下

• 预冷器：使用低温液氢冷却高温空气的热交换器

• 核心发动机：喷射发动机，用于压缩空气并产生高压气体

• 加力燃烧室：产生高温燃烧气体的燃烧器和调节燃烧压力的可变几何喷嘴

为了确立高超音速涡轮喷气发动机的关键技术，我们正在研究具有耐热设计的小型演示发动机的有效性。

在不久的将来，我们将使用能够模拟 5 马赫飞行条件的“冲压发动机测试设施”（JAXA Kakuda Space Center）评估和改进高超音速涡轮喷气发动机的推进性能。

高超音速涡轮喷气发动机的海平面静态点火测试

高超声速涡轮喷气发动机 Mach 4 仿真环境实验

高超声速客机的系统分析

我们一直在对拥有 100 个座位并以 5 马赫巡航速度在东京和洛杉矶之间运营的高超音速客机进行必要的系统分析。使用多学科优化程序，我们得出了一个最小化机身质量的最优设计。对于配置分析，我们一直在研究乘客舱、油箱和起落架等组件的布局。根据我们的分析结果，最佳布局包括将液氢燃料罐放置在机身的前后，以便重心从起飞到高超音速飞行适当移动，以确保稳定飞行。

高超声速客机的气动设计

我们正在推进高超音速客机的飞机空气动力学配置的研究，该飞机可以携带足够体积的燃料以高超音速进行长距离飞行，同时保持高升力和低阻力。
为了获得和改进一种确保以 5 马赫巡航飞行和起飞和着陆的配置，通过风洞测试和数值分析评估了空气动力学性能。

高超声速风洞测试 （Mach 5）

低速风洞测试（风速：30 m/s）

高超声速客机数值分析（5 马赫）

高超声速客机的耐热设计

我们正在研究在 5 马赫的巡航飞行中使用热障壁来抑制高温环境的热传递。还研究了一种热管理系统，以将机舱和机身结构温度保持在恒定水平。使用高超声速风洞实验，检查了机身表面的温度分布。基于这些检查，我们正在分析隔热壁所需的元素，例如在温度最高的机身以及主翼前端应用轻质和耐热的复合材料，例如碳化硅。

高超声速风洞实验获得的温度分布

高超声速技术实验飞机的研究

为了演示 5 马赫的高超音速涡轮喷气发动机的飞行环境，我们正在研究一种采用高超音速技术的实验飞机。在实验飞机通过固体火箭发动机等外部加速方式加速后，将评估 5 马赫巡航飞行时的发动机性能。

高超音速技术创新和进步的简短名单。我们的高超音速工程和物理学的各个方面都是几十年来的 领先于所有现有的程序。当其他人在一个盒子里工作时，我们不会 有一个盒子，我们把它烧了。

• 用于高超音速的先进增材制造 飞机

利用新的制造和施工方法，使之成为可能 使用先进的增材制造，大大减少了时间和成本 与从导弹、飞机和太空生产高超音速平台有关 能干的工艺。而不是飞机是分批生产，然后用螺栓固定的 一起;小型平台可以生产为单个单元，也可以作为大型 平台可以大段生产，然后配合在一起，无需螺栓连接。这些技术包括使用特殊材料和高级组装 目前闻所未闻且不存在研究计划的流程 在我们自己的技术之外，最终结果是简化生产 time 和 高超音速飞机的成本;将数月的组装时间缩短到数周，以及 几周到几天。总体而言，该工艺大大降低了生产高超音速的成本 平台和任何其他非常高端的应用程序使用。即使到了如此程度 目前一枚地狱火导弹的价格是 apx 100,000 美元，但通过使用我们的技术，用马赫取而代之 我们的物理/工程的 8-10 高超音速导弹（参见我们的 Zircoff 平台）和那枚导弹 每次交付的成本约为 75,000 美元。

 

用于这些制造过程的材料未披露，但 总体而言，为极高应力提供了基础，并且 热力学远远超出当前所有开发计划，是高超音速平台的理想选择 以及需要重新进入大气层的太空平台。这 特定方法和材料应用领先数十年 所有已知的程序。

*请注意，大多数正在试验增材制造 制造高超音速飞机，这使其成为主流和 标准化流程，也适用于大规模生产。

通常以几年的发展来衡量，也许还需要十年的时间 试飞的绘图板，减少到几个月并准备就绪 适用于一年内最多生产。

• 基于统一涡轮机的联合循环 （U-TBCC）

  迄今为止，这是 NASA 和行业最接近的 已经实现了基于涡轮的飞机以高超音速飞行 是将涡轮机安装到飞机中，并与 基于超燃冲压发动机或火箭的发动机，称为 TBCC。Reaction Engines Sabre 无法 达到高超音速，并且只能过渡到非空气 呼吸火箭 超过 4.5 马赫。
  
  然而，利用基于统一涡轮机的联合循环，也称为 U-TBCC， 两个独立的平台能够共享一个公共入口，而双 模式：ramjet/scramjet 包含在引擎本身中，而 涡轮组件围绕 ScramJet 外壳旋转，这允许 对于更小的机身占用空间，因此工程师能够设计出更高的尺寸 用于高超音速飞行的性能航空平台，包括建造 真正的单级到轨道飞行器，通过使用修改/版本 允许过渡到外部大气推进，无需任何其他 飞机内的推进平台。通过过渡 以及开发使用基于统一涡轮机的联合循环的飞机， 这种推进系统为替换该机身开辟了新的选择 赤字 增加燃料容量和/或有效载荷。

   

  总的来说，不仅 U-TBCC 比当前的开发计划要先进得多。是的 还能够作为固定翼的主要推进平台 能够过渡到停车轨道的飞机，即 170 英里 海拔 16,000+ 英里/小时的地速。

   

• 增强型 Scramjet 动态空化

显著提高 用于高超音速燃烧过程的燃料空气混合物 超燃冲压发动机推进平台。

 

这 这些流程的技术方面是不可披露的。

• 动态 Scramjet 点火过程

为了实现最佳的 scramjet 点火，一个过程 称为 Self Start 受到追捧，但在许多情况下，如果平台 变得不正常或低于理想条件时，超燃冲压发动机不会点燃，粘度会 变得太湍流，以至于燃料/空气混合物无法燃烧 高超音速导致无法产生 正推力。我们已经 解决了这个问题，因此，超燃冲压发动机推进系统可以 以较低速度和较高速度点燃，无论是否以最佳姿态点燃 最佳态度。没关系，它无论如何都会在 在高超音速下实现最大推力能力的适当点。更重要的是，这个过程能够从较低的高度运行 低于 15,000 英尺 ASL 到 100,000+ 英尺 ASL，无需 重新设计 ScramJet 的隔离器、燃烧器或喷嘴部分 平台。产生单个基线流程，即 针对所有条件进行了优化。

 

这 这些流程的技术方面是不可披露的。

• 氢气与煤油燃料源

煤油是一种易于使用的燃料，并且 大多数开发超燃冲压发动机平台的西方国家都使用煤油来实现这一点 原因。然而，虽然煤油具有更好的热性能 氢气用于低速，氢气是超燃冲压发动机推进中优越的燃料来源 由于它具有更高的效率能力，因此可以以更高的速度和更轻的燃料重量飞行 即冲动主题。以 这方面，结合我们的发展，能够 管理比洛克希德 （Lockheed） 等实体高得多的热性能， 波音、Aerojet 和 Raytheon 可以大大改善燃料与空气的混合物、燃烧、推力;和能力 在增加的高超音速下推力要高得多，而不是在 5-6 马赫中非常低的高超音速 范围。相反，8-10 马赫的射程是我们高超音速物理学的标准 和工程，而我们已经开始开发 高超音速能力可在不到 5 的时间内在大气中超过 15 马赫 年。

 

当其他实体不断重复相同的工程时 1990 年代的原则，并不断重复相同的学术 20 年一遍又一遍的研究，试图发现小增量 旧技术的进步，我们正在开发新的方法和 专注于氢燃料，完全消除煤油。

 

结合我们的 技术的进步加上符合要求的高压储存，我们是 能够通过 平均 40%，燃料容量增加 200-300%，因此很多 更远的射程和更高的速度。与 像 X-51 这样的平台，在没有助推器的情况下重 1,226 磅，如果 我们制造了一枚类似的导弹，重量大约是 750 枚 LBS 的燃油容量提高了 300%，在动力下超过 600 秒。

对于外行来说，通常来说，煤油是 25 辛烷值，而氢 是 130 辛烷值。类似于飙车。汽油动力汽车 可以产生很大的马力，但顶级加油机使用酒精。这是白天和黑夜。相同的原则适用于冲压发动机和 超燃冲压发动机，氢气是一种比煤油热得多的燃料。我们是 为高超音速开发顶级加油机，而其他人都在 卡在汽油上。

• 符合高压罐技术 CNG 和 H2。

正如大多数人所知道的高超音速飞机一样，氢是一种 优越的燃料来源，但由于储存能力，只能 储存在气缸中，因此燃料供应要少得多。现在不是了，我们 开发了符合要求的高压罐技术，用于 航空航天、汽车行业、海事等;这意味着任何总体 8,000+ PSI CNG 或氢气所需的形状。为 高超音速平台，这意味着能够存储更大的 氢气体积与钢瓶。这些坦克也不脆弱。这些罐子可以轻松超过 500,000 PSI 的抗拉强度，是 整合到机身本身并成为 内部机身，因为它能够管理非常强烈的 所涉及的压力，这也意味着机身的急剧减少 重量。

 

例如，由 NASA 驾驶的 X-43 飞行 以 9.97 马赫的速度。燃料来源是氢气，它非常多 易挥发和可燃，然后煤油 （JP-7），通过 主体。如果它使用了我们的技术，那么 机身将是一个 8,000 PSI 的 H2 油箱，这将产生 容量的 5-6 倍。而 X-43 在动力下飞行了 11 秒 在 9.97 马赫时，以 6 倍的燃料容量产生 Apx 66 秒的动力下以 9.97 马赫的速度运行。如果它已经飞了 较慢，大约 6 马赫，应用相同的原理可以在动力下产生大约 500 秒的燃料供应（较慢的速度需要更少 能源来维持）。

由于这些主题，重量等于拖拽 航空 航天。高超音速也是如此，重量越大，越多 加速和保持速度需要推力。我们摆脱了 总体重量很大，最高可达总飞行重量的 50% 减少。这导致了更高的推重比，但也 保持 8-10 马赫的速度所需的燃料要少得多，从而扩展了 飞机的航程很大。

 

这 此工程的技术方面是不可披露的。

• 冲击列车期间的增强型燃料混合物 相互作用和粘度

通常，燃油喷射在 在减震系内正确插入点以实现最大值 燃烧/燃烧。我们的方法不同，因为几乎一半的燃料 注射在隔离器内进行 PRE 冲击序列，因此在 隔振器喷射点燃料增强了燃烧过程， 然后需要更少的燃油喷射才能达到相同的水平 推力能力。

• 改进的边界层 分离和弓形减震相互作用

高超音速时交互更顺畅 速度和减轻热/应力，用于 6 马赫以上 热力学，极大地改善了 3、4 和 5 型冲击 互动。

 

此外，缓解和 主动管理边界层分离，包括广泛的 减少隔振器内的分离气泡相互作用，以及 超燃冲压发动机系统的燃烧区域。这导致大大增强 燃料/空气混合物和改进最佳点火，以及主动减震系统 管理在飞行中。

 

图片：用于边界层分离的 AFRL 资金的根源，衍生物 来自 IO Aircraft 的开发

 

• 6,000+ 华氏热阻

迄今为止，最大热阻为 2018 年春季在 AFRL 进行了测试，产生了 3,200F 的热成像 短时间内的抵抗。该技术允许标准化 高超音速热阻为 3,000-3,500F 持续，最高可达 6,500F 抵抗力短，即 90 秒或更短。10 20 分钟 电阻估计约为 4,500F +/- 200F。

 

这项技术进步也 适用于 Aerospike 火箭发动机，其中常见于 Aerospike 的温度超过 4,500-5,000F，这导致 反向钟形外壳的熔化。那不再融化 发生，从而在整个飞行过程中实现稳定的燃烧 信封

 

• 超燃冲压发动机推进侧壁冷却

采用旧技术，侧壁冷却 在隔离器和燃烧区域内为 高超音速飞行和超燃冲压发动机推进系统需要， 否则 Scramjet 的隔离器和燃烧区域会熔化， 即使使用先进的烧蚀剂和陶瓷，由于 他们无法应对非常高的温度。利用技术，我们 针对非常高的热力学和高应力 （50,000+ psi）， 侧壁 不再需要 cooling，因此从 设计过程，并专注于改进的点火过程和 增加净推力变量。

• 高超音速的下限 点火

主动和自适应飞行动力学 / 导致 Scramjet 能够以低得多的速度点火， 即在冲压喷气机包络内，在 2-4 马赫之间，无缝 从超音速过渡到高超音速，即超音速冲压喷气发动机 （超燃冲压发动机）。这种积极而充满活力的方面，具有各种各样的 许多飞行动力学、速度和高度的参数;哪 意味着平台不再需要针对特定高度进行设计 范围或预设速度，但可以选择这些参数 在发射配置期间，并能够在飞行中积极适应。因此，在整个范围内实现最佳飞行性能 所需的速度和高度。

• 显著改善了机动性 高超音速能力

高超音速飞行器，就像他们的 技术不太先进的弟兄们，使用大型执行器和 开发人员希望这些控制表面不会在飞行中分解。实际上，这就像掷骰子一样，他们可能会也可能不会， 因此，尝试将速度保持在 6 马赫或 下面。我们缩小了控制执行器，同时几乎翻了一番 专为高超音速设计的扭矩和响应能力 涉及动力学和极端应力，这使得 10 马赫及以上的最大输入权限。我们的工程设计 该主题是为大气中 15+ 马赫阈值开发的。

• 控制界面中的范式转变 方法，增加控制权限（内部机械 应用）

迄今为止，大多数控制平台 对于高超音速导弹平台仍然使用鳍，类似于较低的速度 常规导弹，有些使用管道鳍，与以前相同 列出的主题。这主要是由于 缺乏对高超音速的理解，并在 平台自己的恩惠。相反，身体本身极大地整合了这些控制表面 增强机身强度，为硬件开辟更多空间 燃料容量;同时增强平台机动性 能力。因此，飞机需要直飞 和水平，它实际上能够以极快的速度进行机动 并且不会在飞行中解体。

这导致了 scramjets 导弹 可以像常规导弹一样飞行 平台，在高海拔地区不笔直和水平，失去速度 在它的 Target.另一个额外的好处 aspect 是大大扩展范围的能力，因此如果其他人的 高超音速导弹平台是为 400 英里射程开发的，坠落 由于缺乏滑翔能力而离开天空，不得不俯冲到 迅速瞄准以保持控制;我们的平台可以 轻松达到 600+ 英里，以最少的滑行 减速时，当它接近目标时，可以俯冲 在它。*另一个方面是 SCRAMJET 接近目标并加速产生戏剧性影响 动能传递增加。

涉及的基础研究技术文件如下：

由于原文太多，技术资料已经上传知识星球：同时还有如下好资料：

导弹技术专题还有很多好资料将陆续 上传：

近期上传上传知识星球的专题有：

【俄乌战争专题】俄罗斯进攻战役评估-3万字的原文及机器翻译-今年4月和8月的评估报告；

【空空导弹专题】探索空对空导弹的世界：综合指南-涉及13份技术资料超5万字干货；

【朝鲜导弹专题】朝鲜的导弹试验情况-涉及90份资料-超过150万字的干货；

【美国海岸警卫队专题】美国海岸警卫队组织框架-涉及18份技术文件-超30万字

【导弹技术专题】三叉戟 II D-5 （UGM-133A）系统技术介绍-含34份技术资料-超20万字

【高端战争专题】高端战争的作战理论及战术介绍-涉及30份技术文档-含69万字干货

【好书籍专题】美国国防系统的作战优势-共450页，超过5万字的干货

【伊朗导弹专题】伊朗法塔赫Fattah系列高超音速巡航导弹技术研究-含17份文档-超过3万字技术资料

【无人机作战专题】无人机集群作战技术-共计80余份技术资料（超过100万字）

【专题】未来战争的形态介绍-共700余页-共15万字以上的技术资料

【专题】美国空军指令、海军条令、联合作战条令、条例文档简介【资料超过5000页】共计74份文件

【专题】精确打击-未来的精确制导弹药-含15份技术资料-超10万字

【兵棋推演专题】兵棋推演手册【51份兵棋推演的好资料，搜罗全网好资料】-超80万字

【专题报告】米切尔航空航天研究所 专题技术报告-含10份-超20万字报告

【核武专题】加速走向不稳定？高超音速武器和核使用的风险-涉及核武系统技术报告53份-超100万字干货

【多域作战专题】多域作战专题技术报告-多域集成：揭开神秘面纱-含101份技术报告-超200万字技术报告

【马赛克战争专题】马赛克战争技术研究报告-含42分技术报告-超100万字技术干货

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