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最近进行的旋转爆震火箭发动机飞行试验，或许能为美国带来其所需的优势。与此同时，欧洲仍需迎头赶上。
高超音速飞行，即飞行速度超过5马赫（即音速的五倍）的飞行，正迅速成为航空航天和国防领域的下一代变革性技术。它能够大幅缩短飞行时间并穿透先进的防御系统，使其成为改变战略格局的关键技术。各国和私营实体正在大力投资高超音速飞行器，其用途既包括民用（例如超高速全球飞行），也包括军事用途（包括高速导弹和侦察平台）。
几十年来，美国一直通过庞大、昂贵且经常被推迟的政府项目寻求在高超音速领域的优势。尽管美国国防部已将高超音速技术列为首要任务，但在部署作战高超音速滑翔飞行器方面，五角大楼仍然落后于竞争对手中国和俄罗斯。俄罗斯已经部署了“先锋”和“匕首”等高超音速武器，而中国则凭借其DF-ZF滑翔飞行器展示了先进的能力。
虽然这些报道看起来并不那么令人鼓舞，但总部位于休斯顿的一家初创公司的突破或许能为美国带来所需的优势。在试图革新高超音速经济的过程中，Venus Aerospace 最近取得了一个重要的里程碑，即使是大型企业也未能实现。该公司成功完成了美国首次旋转爆震火箭发动机 (RDRE) 的飞行测试，这是一种长期理论化的推进系统，有望实现更快、更便宜、更高效的超高速飞行。
该公司创始人解释道，维纳斯航天公司最近的飞行标志着推进技术向前迈出的重要一步，对美国未来的能力具有潜在影响。
“我们利用这种爆震发动机所做的不仅仅是追赶，更是跨越式发展。它能够实现低成本高超音速飞行，这将改变行业格局。虽然维纳斯航天专注于载人飞行——由于安全和监管方面的障碍，这需要时间——但该发动机技术本身可以立即应用于国防领域，”维纳斯航天联合创始人兼首席技术官安德鲁·达格尔比在接受采访时表示。
与传统发动机不同，RDRE 利用围绕环形燃烧室旋转的自持爆震波。与传统系统相比，这一过程可实现更高的热力学效率和更大的单位燃料推力。爆震的物理原理剧烈而复杂，但回报却很高。
维纳斯航天公司测试的发动机使用乙烯和氧气作为推进剂，并安装在定制的试验台上。此次飞行证明了爆轰推力可以在实际条件下实现并维持——即使是最大的政府研究项目也尚未在空中实现这一点。
“由于爆震会产生更高的起始压力，因此可以转换更多能量。理论上，性能提升可达30%，但我们只需提升10%就很满意了。具体来说，从纯火箭发动机的角度来看，爆震发动机驱动的运载火箭几乎可以将发射到太空的有效载荷增加四倍。这是一个令人难以置信的飞跃，”达格比表示。
RDRE最终可用于高超音速巡航导弹、航天飞机，甚至可重复使用的第一级助推器。该发动机设计简单——无旋转涡轮，故障点更少——对于性能必须与成本效益相匹配的系统尤其具有吸引力。
达格比指出：“爆震发动机实际上是第一部分。第二部分是将其与一种更古老、更成熟的概念——冲压式喷气发动机——相结合，这种发动机诞生于20世纪50年代和60年代。爆震发动机可以在4、5或6马赫的速度下平稳地转换为冲压式喷气发动机。这种组合不仅可以制造低成本的高超音速武器，还可以实现载人飞行。爆震发动机是实现爆震-冲压式发动机完整组合的关键，而这恰恰是经济实惠的高超音速的基础。”
美国军方一直难以实现快速、经济高效地大规模部署高超音速武器的愿景。多个主要高超音速项目都遭遇了重重阻碍，从技术难题到资金挑战。在一系列令人失望的测试之后，美国空军于2023年取消了空射快速反应武器（ARRW）计划，而将重点转向远程常规打击武器也减缓了其发展势头。
没有人怀疑美国在高超音速技术方面一直落后。事后诸葛亮很容易这么说，但当时美国专注于其他军事重点——阿富汗、伊拉克。高超音速技术能够增强战略军事能力，美国一直在努力追赶。问题是，我们不需要新的法规来在美国制造这些飞机，但我们确实面临着飞行测试的挑战。目前，只有军事靶场允许超音速或高超音速飞行。这限制了研发，因为如果不能定期飞行和测试，进展就会放缓，”达格尔比解释道。
为了应对这一挑战，Venus Aerospace 计划扩大测试范围，并正在与政府和商业伙伴进行洽谈。该公司设想的飞行器能够以 9 马赫的速度飞行，并在不到一小时内连接全球各地的遥远地点。他们的长期目标是打造一架能够从跑道起飞、进入近地轨道并无需分段即可着陆的航天飞机。
与此同时，这一未来与公共研发有着深厚的渊源。NASA十多年来一直在试验RDRE ，进行小规模试验，并发表了关于爆轰波动力学的详细研究报告。2023 年，NASA 马歇尔太空飞行中心宣布成功进行了3D 打印铜合金 RDRE 的热火试验，产生了 5800 磅的推力。
此次测试标志着对发动机核心物理特性和可扩展性的重要验证。尽管NASA的工作仍局限于地面，但金星航天公司的飞行标志着下一步的进化，同时也获得了NASA的支持。
“空军和NASA都支持我们，但NASA最近真正引领了政府对这项技术的开发。与NASA在马歇尔太空飞行中心的同事合作非常愉快。他们在技术知识和测试设施方面给予了我们很大的帮助，而拥有关键的政府合作伙伴对于充分释放这项技术的潜力至关重要。”达格比表示。
欧洲长期以来一直是太空科学和卫星技术的强国，但在高超音速飞行方面——无论是用于国防还是太空探索——它都落后于美国、中国和俄罗斯。NASA在欧洲的竞争对手——欧洲航天局（ESA）正试图改变这种现状，推动基础研究以缩小技术差距，并为可重复使用的高超音速飞行器奠定基础。
去年，该机构召集了航空航天领域的专家，旨在找出共同的技术障碍和跨部门协同效应。其目标并非提供现成的解决方案，而是要厘清欧洲部署先进高超音速系统前必须解决的相互关联的工程和操作障碍。
“我们的目标并非提供具体的解决方案，而是首先明确各领域之间的挑战和技术依赖关系。这是为未来可重复使用的高超音速飞行器打造地球到轨道枢纽的起点。”欧空局未来准备小组负责人迪迪埃·施密特解释道。
可重复使用是关键词。与每个阶段都会丢弃硬件的传统航天发射系统不同，欧空局设想的航天飞机和升力体飞行器可以在跑道上着陆并再次飞行。
尽管欧洲航天局本身曾进行过成功的再入演示，例如1998年的ARD和2015年的IXV，但它尚未将这些进展转化为可操作的高超音速平台。IXV的成功入轨和在太平洋上空的制导溅落证明了可控高速再入的可行性。然而，欧洲尚未像其他地方那样进行大规模发展。
尽管欧空局专注于军民两用空间技术，但高超音速系统的国防影响也不容忽视。飞行速度达到5马赫及以上（约3730米/小时）的飞行器，由于极端的加热和控制复杂性，带来了独特的挑战，但它们在军事应用方面也具有颠覆性的优势。
这正是像 2023 年成立的德国 Hypersonica 这样的初创公司发挥作用的地方。该公司致力于开发用于太空和国防的自主欧洲高超音速平台，重点是价值驱动开发和深度技术工程。
Hypersonica 的联合创始人、牛津大学博士、贝恩公司校友 Marc Ewenz-Rocher 和 Philipp Kerth 强调了下一代高超音速能力的战略紧迫性。他们强调，与传统弹道导弹不同，高超音速飞行器拥有卓越的机动性和速度，使其更难被探测和拦截。
然而，与美国高超音速初创企业开始吸引大量资金和政府支持不同，中欧的生态系统仍在艰难起步。例如，自2020年在德克萨斯州休斯顿成立以来，Venus Aerospace公司本身就获得了近4300万美元的融资。
在欧洲，总部位于捷克的风险投资基金Presto Tech Horizons是少数几家探索高超音速技术投资的机构之一。在接受采访时，该公司承认在这个前沿领域寻找可行的初创企业极其困难。“是的，我们探索高超音速领域的投资，但说实话，这非常非常困难。中东欧以外的公司并没有多少在做这件事，”该基金的一位代表解释道。
因此，欧空局目前的努力——召集空间和航空航天工程师，协调创新——标志着关键的早期一步。但随着全球高超音速技术竞赛的加速，欧洲需要的不仅仅是研讨会和路线图。它必须依靠强大的政治意愿、持续的投资和大胆的示范。
