刘海涛

2001年6月2日，美国加利福尼亚州海岸，一个代号为X-43的试验飞行器将开始它的首次飞行试验。

从1996年美国NASA开始实施高超声速发展计划后，就将超-X（Hyper-X）研究作为该计划发展的重点。而X-43试验飞行器作为超-X计划的一部分，也成为了高超声速发展计划的排头兵。德赖登飞行研究中心经过几年的研制，终于制造了该系列的首发型号X-43A飞行器。飞行器长3.66m，宽1.53m，总质量为1359kg。X-43A由液氢燃料超燃冲压发动机推进。头部采用钨, 机翼前缘与垂直安定面用C/C复合材料, 机翼用哈氏钴-铬-镍合金制成, 而飞行器的外表面覆盖耐热陶瓷瓦。单台超燃冲压发动机宽406mm。X-43A的两个油箱体积均为0. 015m³ , 携带1.362kg的氢气, 燃烧时间5s -7s , 压力为5.9×10⁷Pa。X-43A计划共进行三次试飞试验。前两次飞行试验将以Ma = 7（Ma：马赫，以奥地利物理学家马赫为名，定义为物体速度与音速之比值，即音速之倍数）的速度进行, 第三次是在Ma = 10的条件下进行评估。X-43A 计划投资经费为1. 85亿美元。其中飞行试验大概需要一半, 而另一半则用于技术开发和地面试验。

NASA特别看重第一架X-43A试验飞行器的飞行，因为如果试验成功，X-43A飞行器将成为有史以来速度最快的吸气式飞行器。有媒体报道，NASA原计划在2001年4月28日对X-43A首架高超声速飞行器进行系留试验，随后在5月19日在Ma = 7的条件下再进行试飞。然而由于一些原因，试验时间一拖再拖，直到当年的6月2日，终于，X-43A飞行器将宝剑出鞘，迎来它的首航。

6月2日上午，加州爱德华空军基地一派繁忙景象。航空专家们将X-43A小心地绑到一枚改装过的“飞马”火箭上，再将火箭小心翼翼地装载到B-52轰炸机机翼下，届时将由这架轰炸机将它搭载到高空。试飞计划为：当B-52飞临太平洋3万米上空后，即启动“飞马”火箭的发射按钮，将火箭发射出去。火箭将X-43A带向更高的轨道。接着火箭与X-43A分离，X-43依靠自身装备的经过特别研制的高超声速冲压发动机提供动力，继续飞行。最后呈自由落体，坠入太平洋。如果试验成功，美国宇航局将再一次创造飞行奇迹，因此研究人员报导这次飞行试验称之为“革命之旅”。

下午3时30分，一架巨大的B-52轰炸机从爱德华空军基地升空向西飞去。两架配备了高清晰度摄像机的F-18战斗机在两侧飞行监视，以便让守在基地的专家们及时掌握试验情况。B-52很快就飞到预定地点上空，气象条件完全适合飞行试验。基地向飞行员下达了发射“飞马”火箭的命令。火箭发射后，就像一条火龙一样从机翼下穿过。然而，意外发生了。基地的显示器清楚的表明，火箭运行失常，刚一脱离B-52，就发生了轨道偏转！此时，一个严峻的问题摆在了宇航局专家们面前：是让火箭继续飞行还是摧毁它？如果摧毁它，这架X-43A原型机也将粉身碎骨，1亿8千多万美元的试验费用将打水漂；但不摧毁客观存在，后果更加不堪设想，一旦飞机失去控制，可能引发其他事故。最终，宇航局专家们果断决定，引爆火箭和飞机。这样，在火箭与X-43A分离的预定时间前数分钟，地面控制人员不得不启动了无人机上的爆炸装置。“飞马”火箭和X-43A顿时化作了一个巨大的火球，碎片四散，纷纷落向太平洋。这个能够创造飞行奇迹的“革命之旅”以失败的结果定格在了2001年6月2日下午4时45分。

我们为这次的试验失败感到惋惜，但科学研究正是在不断跌倒再爬起前行的重复中前进的。我们将X-43A在2001年的这一页翻过后，就来到了2004年。

直到2004 年3月27日，偃旗息鼓了三年后，X-43A开始了它的第二次试飞。B-52载机在离太平洋海面大约12000 米的空域投下了“包裹”着X-43A的助推火箭，随后助推火箭迅速爬升至28500 米的高空。这时，X-43A从火箭中分离出来，依靠自身的超声速燃烧冲压发动机工作了大约10秒钟，最高速度达到8000 公里/小时，相当于Ma = 7，已经超过了使用火箭动力的X-15A-2 试验机创造的Ma = 7。这之后，X-43A发动机停转，并在空中自由滑翔飞行约6 分钟后，按预定计划坠入加利福尼亚州附近的太平洋海域。X-43A试飞成功了！

面对着成功的喜悦，NASA再接再厉，投入到第三次试飞的准备中。前以述及，第三次是要在Ma = 10的条件下进行评估。2004年11月16日，X-43A开始了它的第三次试飞，也是最后一次。在这次的试飞中，X-43A飞行器再次实现了自我超越。时速显示超过了7000英里（1.1万公里），合Ma = 9.7！虽然经历了初次试飞的惨败，但第二、三次试飞都是圆满的成功！

X-43A飞行器的试飞成功还展示了高超声速冲压发动机的强劲工作能力。普通飞行器在进入高空稀薄大气层飞行时，必须依赖自身携带的固态或是液态氧，才能保证发动机中燃料的充分燃烧。但冲压喷气发动机则能在稀薄大气层中获取并压缩空气，并让其和携带的氢燃料充分混合燃烧，获得动力。美国数十年来都是研究以火箭引擎推动高超音速飞机，但X-43A却突破性地推翻了过去的研究。火箭引擎由于要携带氧气以助燃，会增加机身重量，但X-43A却使用大气层中的氧气来助燃，可说是一大改良，飞行成本因而会大大降低。此外，这种高超声速飞机其飞行速度是如此之快，2小时可以飞遍全球，所以目前任何一种导弹尚没有能力将其击落。这也让美国继续站在了国防科研领域的高峰。

今天，我们回顾X-43A的试飞史及其所创造的速度奇迹，我们更要看到X-43A研制、试飞等成长历程的艰辛以及研究者们百折不饶的精神。第一次的试飞失败，第二次的克服失败取得成功并突破人类历史纪录，以及第三次的自我超越并再次刷新自己保持的纪录。X-43A的发展史也是人类科学历程发展史的一个缩影，那就是：坦然面对失败，积极吸取教训，奋力争取成功，不断自我超越。X-43飞行器，无愧为英雄之翼。