日本成功测试为马赫5级飞机设计的冲压发动机
Science Japan 的新型高超音速发动机或让飞往美国的航班缩短至两小时
2026年5月20日 下午5:41 EST Oasis2me/Getty Images
乍看之下，这听起来像科幻小说：超音速喷气机能在两小时内横跨广阔的太平洋。但日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）与多所日本大学联合进行的近期测试，已使这一曾经看似不可能的愿景更接近现实（美国也在进行类似的马赫5级测试）。来自JAXA、早稻田大学、东京大学和庆应义塾大学的工程师团队，成功完成了一款专为马赫5级高超音速飞机设计的冲压发动机地面燃烧试验，这是迈向未来从东京到洛杉矶的航班耗时与短途国内航班大致相同的关键一步。该测试在JAXA的角田太空中心进行，模拟了五倍音速飞行，重点验证了飞机在极端条件下的热防护、控制面及发动机性能。测试结果，以及像NASA的"静音"超音速X-59这样的飞机，可能有助于重新定义工程师对高空、高速客运甚至亚轨道旅行的思考方式。
日本的马赫5级冲压发动机如何工作
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冲压发动机是该测试的核心技术，它是一种没有活动部件的吸气式喷气发动机。其名称源于发动机依赖快速前进来"冲压"并压缩进入的空气，然后与燃料混合并点燃以产生推力。该技术消除了对重型旋转压缩机的需求，使其能够以远超传统涡扇发动机能力的速度运行。然而，冲压发动机无法从静止状态启动：要工作，它们首先需要被加速到超音速。
在日本测试中，一架实验飞机被安装在一个风洞中，模拟约25公里高度的大气条件——该高度的大气密度约为海平面的百分之一。在那一高度以马赫5飞行时，机头和前缘周围的空气温度可能超过1000摄氏度（1832华氏度），这是美国空军在其自身高超音速喷气机项目中一直难以克服的挑战。为了应对这种高温，工程师们构建了一个先进的热防护系统，使飞机内部保持在接近正常的工作温度，从而让机载航电和控制系统电子设备能够正常运行。同时，传感器绘制了表面温度分布图，以验证热结构计算，这对于将技术扩展到全尺寸客运飞行器至关重要。
从探空火箭到两小时横跨太平洋
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需要明确的是，这次初步测试距离实际试飞还有很大差距。它所代表的是对缩比模型的地面验证。接下来，JAXA计划将实验飞行器安装在探空火箭（一种通常用于在太空进行测量和科学实验的亚轨道火箭）上，尝试进行马赫5级的实际飞行。假设成功，并且监管和技术障碍能够被克服，目标是在2040年代实现商业高超音速客运服务。如果进展能保持这一速度，一架飞行在25公里高度（几乎是当前商业航空公司飞行高度的两倍）的马赫5级飞机，理论上可以将东京到洛杉矶的航线从大约10小时缩短到约两小时，而无需进入完整轨道的复杂性。这意味着大幅缩短从美国到日本的飞行时间，将原本可能是一周的漫长旅程转变为仅需在空中度过几个小时的当日往返行程。