“筋斗云”高速冲压发动机试飞。

    在《西游记》中，孙悟空一个筋斗能翻出十万八千里，如今，“筋斗云”有了现实版。最近，四川凌空天行科技“筋斗云”高速冲压发动机试飞成功，推力超过400公斤，能实现4倍音速飞行，预示着航空新时代的到来。

    4倍音速飞行！“筋斗云”成功试飞

    2024年12月17日，四川凌空天行科技有限公司（以下简称凌空天行）成功试飞代号为“JINDOU400”的高速冲压发动机。该型发动机推力超过400公斤，可在20公里以上“临近空间”，实现4倍音速飞行。

    凌空天行总工程师邓帆介绍，4马赫是将近5000公里每小时的飞行速度，将超音速飞行保持在这样的速度，兼顾了成本与经济效益。

    时速5000公里，这是什么概念？打个比方，从中国到欧洲距离在7000公里左右，中国到美国1万多公里。如果超音速载人飞行器以4马赫进行远距离点对点运输，基本上能在两个小时内覆盖全球绝大部分城市。

    此次验证试飞的“筋斗云”高速冲压发动机，采用完全自主研发的爆震燃烧技术，引入模块化设计，结构紧凑、功能独立、维护便捷，在临近空间高速飞行领域，具有巨大的商业应用潜力。

    什么是“爆震燃烧”？这是一种颠覆传统的燃烧方式，通过在燃烧室内引发一系列快速、连续的爆震波，将燃料和氧化剂的化学能，高效转化为热能和动能，具有更高的燃烧效率，能为发动机提供更强劲的推力。

    此次试飞取得的发动机性能实飞数据，集成考核了超音速飞行供油、电气、控制系统等关键技术，充分验证了发动机工作的稳定性和可靠性，标志着该系列发动机从原理样机进入产品化阶段，为“云行”系列超音速飞机的研制打下了坚实基础。

    争取2030年达到超音速飞行器载人能力

    “云行”系列超音速飞机，是凌空天行在“筋斗云”高速冲压发动机基础上研发的超音速飞行器。

    该系列飞机在2024年10月27日成功完成了验证机试飞，飞行速度超过4马赫，升阻比在3.5以上。整机覆盖黄色轻质复合材料，不仅减轻了飞机重量，还提高了在高速飞行时的气动性能。

    在高速飞行过程中，飞机表面会持续受到气动加热，局部温度会超过1000℃，“云行”系列超音速飞机采用了高可靠的耐高温、轻质化热防护材料体系，在试飞中经受住了极限环境的考验，为后续超音速客机的研发提供了有力支持。

    从全球范围看，超音速飞机的发展主要有两条技术路线。第一条是航空路线，即沿着飞机的发展思路，通过提高速度、突破声障，实现超音速飞行。例如协和超音速飞机，继承了大量成熟航空技术，但随着速度提升，其动力技术面临越来越大的挑战。

    第二条是航天路线，即沿着高超音速飞行器的发展思路，降低其速度，实现超音速飞行。这条路线的优点是可以做到很高速度，但其专业性不如航空技术那么成熟，需要在工程设计上实现从一次性到可重复使用的转变。

    “云行”系列超音速飞机选择的正是第二条技术路线，2024年已连续实现气动布局、防热材料、动力系统的一系列突破，意味着在超音速飞机的工程设计上，跨越了最重要的技术难点。

    未来，“筋斗云”高速冲压发动机有望应用于民用航空，实现超音速客机量产，从而大幅缩短国际航班的飞行时间。例如，从北京到纽约的飞行时间，有望从目前的十几个小时缩短到1小时以内，这将极大改变人们的出行方式，为航空运输业带来革命性变革。

    目前，总投资约50亿元的凌空天行全国总部已落地成都未来科技城，预计2027年，将全面完成国产超音速飞行器试飞验证，争取2030年达到超音速飞行器载人能力。

    临近空间：上可入天、制天，下可制空、制地

    凌空天行自2018年以来，便致力于临近空间高速飞行器的研制工作。不少人好奇：什么是“临近空间”？

    邓帆解释，“临近空间”最早由钱学森先生提出，是指高度从20公里到80公里左右的空间范围。其下是传统航空器的活动空间，其上就是我们平常所说的“太空”，是航天器的运行空间。

    中国航天科工集团三院302所临近空间无人机技术研究室主任杨发友表示，作为独立于空、天的“第三极”，临近空间“上可入天、制天，下可制空、制地”，在遥感、通信、气象探测等领域具有巨大应用价值，已成为各国争相开发的新兴战略空间。

    临近空间雷暴闪电较少，也没有云、雨和大气湍流现象，在这里运行的飞行器自由且安全。

    “与卫星等航天器相比，临近空间飞行器研制成本、发射成本和使用成本低得多，灵活度和灵敏度则高得多，既可随风飘浮，也可瞬间加速或悬停，对地观测分辨率通常要高于卫星。”研究专家兰顺正表示。

    “但目前为止，多数国家还不能有效利用临近空间，因为对大多数传统飞行器来说，空气过于稀薄，飞不了那么高，而对卫星等航天器来说，临近空间又太低，空气阻力太大，无法进行轨道飞行。”兰顺正说，目前能长时间在临近空间工作的飞行器主要为飞艇或高空气球。

    如美国雷神公司研发的“塘鹅”巨型飞艇，能携带大型雷达，在30千米的高空长时间工作。

    在我国，相关科研也不断进行。2015年10月，临近空间飞艇“圆梦号”较长时间留空飞行试验，实现了可控飞行与完好回收，标志着我国在临近空间飞艇研制领域迈入世界先进行列。

    2017年10月25日，我国自主研发的“旅行者”3号（海口号）临近空间飞行器，携带一只活体乌龟进入海拔21公里的临近空间，这是全球首次浮空器成功携带活体动物进入临近空间停留，验证了载人近太空旅行多项关键技术的有效性。

    临近空间高速飞行技术，被认为是全球最前沿且具有巨大商业价值的领域之一，预计未来十年内，可能发展成为一个万亿级别市场。未来乘坐商用临近空间飞行器，可以实现普通人的近太空旅行梦想。