美国 X 系列试验未来飞行器简史(5

第五部分：X-41------X-50

X-41

　　由于 X-40A 只能将卫星或武器带到 160.4 公里至 320.8 公里之间的近地轨道，但如果要将卫星和武器发射到更高轨道，则 X-40A 将不能被回收。于是，美国军方开始了飞得更高的 X-41 和 X-42 研制计划。

　　X-41 通用航空飞行器（CAV）是一种机动性再入可回收试验飞行器，可携带各种类别的太空载荷，沿亚轨道飞行，再入大气层时在大气层将所携载荷放出。作为美国军方军用空间计划（MSP）的重要一环，X-41 可由弹道导弹、飞机或航天飞机进行部署，其可能配备的武器载荷包括一枚 450 千克侵彻战斗部炸弹、4 枚小直径炸弹或 6 枚微型导弹。由于具有亚轨道飞行能力，相较于目前常规火力投放平台 X-41 具有攻击范围更广、作战费用更低等优势。

X-42

　　X-42 则是一种一次性液体推进火箭的试验段，可将 900～1,800 千克的载荷送入轨道。X-42 采用先进的助推技术、新型的液体燃料，将为未来军用和民用轨道载荷运送任务提供一种廉价而又高效的运载工具。由于 X-41 和 X-42 同属于美国军方高度保密项目，所以关于它们的详细情况很少。

X-43

　　1994 年 11 月，美国政府取消了 NASA 耗资庞大的国家空天飞机（NASP）项目，X-30 试验机也随即下马。为了顺应“更好、更快、更廉价”的航空航天战略，美国高超音速试验计划（Hyper-X）计划应运而生，其中 X-43 就是其研究核心。X-43 计划有 4 个型号即 X-43A、X-43B、X-43C 和 X-43D，其设计速度目标为马赫 7 至马赫 10。

X-43A 想象图

X-43A 从助推火箭上分离的想象图

　　X-43A 与 X-30 不仅在外形上十分相似，而且发动机方案也都是采用机身一体化的超音速燃烧冲压发动机。X-43A 的前机体设计成能产生激波的形状，以对进入超音速燃烧冲压发动机进气道（安装在机体下方）的空气进行压缩。X-43A 试验飞机拥有先进的扁平小巧的机身，机身长 3.6 米，翼展 1.5 米，重量约为 1 吨。由于 X-43A 采用的是高超音速冲压发动机，其燃料为飞机上携带的液态氢，助燃剂（氧化剂）为空气中的氧，因而需要借助 B-52 载机和助推火箭飞入空中。

　　2001 年 6 月，X-43A 在第一次试飞中由于助推火箭偏离航线并出现翻滚被控制人员在空中紧急自毁。这次惨重的失败，让 X-43A 的试验计划大大延迟。直到 2004 年 3 月 27 日，X-43A 才开始了第二次试飞。B-52 载机在离太平洋海面大约 12,000 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 28,500 米的高空。这时，X-43A 从火箭中分离出来，依靠自身的超音速燃烧冲压发动机工作了大约 10 秒钟，最高速度达到 8,000 公里/小时，相当于 7 马赫，已经超过了使用火箭动力的 X-15A-2 试验机创造的 6.72 马赫。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 的试飞成功具有划时代的意义，由于不象使用火箭发动机的飞行器那样必须携带所有的燃料和助燃剂，采用高超音速冲压发动机的飞行器不仅能够减小自身体积，还能够提高飞行器有效载荷量。如在军事应用中，与 X-43A 类似的飞行器将能携带更大重量的打击武器，其小巧的体积也让敌方防不胜防。

携载 X-43A 的助推火箭与载机 B-52 脱离

助推火箭发动机点火

　　X-43B 将于 2010 年以前试飞，与 X-43A 不同它将采用涡轮发动机和吸气超音速燃烧冲压发动机的组合动力。这种新颖的组合动力可以自动调整使用那种推动力以使飞行达到最佳速度：当飞机的速度只有两倍音速左右时，飞机借助涡扇喷气发动机前进，这同普通飞机没有两样；当飞机在以高超音速飞行时（5 至 15 马赫），它就开始利用吸气超音速燃烧冲压发动机推进。X-43C 则用来验证装有超音速燃烧冲压发动机的飞行器从 5 马赫加速到 7 马赫时的自由飞行性能和超音速燃烧冲压负电荷的性能，其采用的发动机具有普通冲压发动机和超音速冲压发动机的两种工作模式，预计将于 2008 年进行试飞。X-43D 的研制工作也在进行中，它将装备一种冷却氢气燃料的双模式超音速冲压喷气发动机，可将 X-43D 的速度增加至 15 马赫。

X-43A 三视图

X-44

　　X-44 是由 NASA 和美国空军联合提出的，其名称为“多轴无尾飞机”（MANTA）。X-44 将用一架 F-22 原型机改装，将其水平尾翼和垂直尾翼拆除，机翼换成三角翼，即取消所有的气动控制面，只使用多轴推力矢量系统来提供所有的飞行控制。X-44 将于 2006 年开始试飞，有可能作为洛克希德.马丁公司提出的 FB-22 战斗轰炸机的试验平台使用。

X-44 想象图

X-45

　　X-45 是 DARPA 和美国空军联合提出的一项先期概念演示计划，其主要任务是用来验证无人作战飞机（UCAV）的技术可行性，以更快、更高效的应付 21 世纪的全球突发性事件。X-45 无人作战飞机具有低探测、维护方便、执行任务费效比高等诸多优点，预计首批 12 架 X-45 于 2008 年具备初始作战能力。

　　2002 年 5 月 22 日，第一架 X-45A 在爱德华兹空军基地完成了首次试飞。飞行总共持续了 14 分钟，X-45A 的其飞行速度达每小时 360 公里，飞行高度为 2,280 米。X-45A 的此次飞行不仅标志着美国 UCAV 计划取得了初步的成功，也让波音公司在 JSF 项目失败后获得了一次鼓舞人心的胜利。X-45A 的无尾翼设计借鉴了于 1996 年首飞成功的 X-36 无人试验机的设计，两种机型的机翼外形十分相似，如机翼边缘控制面和偏航向矢量排气喷管等。不过两者还是有很大区别的，如 X-45A 就要比 X-36 大许多，而且后者不具备自动驾驶能力。X-45A 动力为一台霍尼维尔 F124-GA-100 涡扇喷气发动机，其进气口置于飞机的上方。X-45A 机身内部有两个武器弹舱，其中一个携带试验设备，另一个则挂载一枚 450 千克中的 JDAM 炸弹或者 6 枚 113 千克炸弹。X-45A 的试验将在 2004 年达到顶点，届时将演示多机控制、协调飞行、无人机间的通信、途中改变任务、合作瞄准和武器投放。

　　X-45B 没有进入实质性的研制阶段就被取消了，取而代之的是 X-45C。X-45C 型无人机的最大起飞重量为 16 吨，远远超过了 A 型机的 6.8 吨，机长也由 A 型的 8.08 米增加至 11 米，翼展则为 14.6 米。由于重量大幅增加，X-45B 采用了通用电气公司强劲的 F404-102D 发动机。X-45B 也有 2 个内置武器舱，可携带两枚 750 千克重的 JDAM 炸弹。根据研制计划，X-45C 将在 2006 年首飞。

X-45A

第一次进行投掷制导炸弹试验的 X-45A

X-46

　　X-46A 是波音公司为美国海军研制的海军型无人作战飞机（UCAV-N），它将与诺斯罗普.格鲁门公司的 X-47A 争夺美国海军的这项合同。X-46 将用来验证无人机是否能在航空母舰上进行起降，并完成监视、压制敌防空和纵深攻击任务。

　　X-46A 与 X-45A 很相似，大约 10.4 米长，翼展 13.4 米，可携带 1,200 千克重的武器弹药，航程要求达到 1,200 千米，续航时间要求达到 12 小时。

X-46 想象图

X-47

　　X-47 是诺斯罗普.格鲁门公司研制的一种无人作战飞机，目前其型号有 X-47A 和 X-47B。X-47A 采用了类似风筝的气动布局，其外形更接近于进行秘密行动任务的飞机的理想外形。机翼前缘后掠角 55 度，后缘前掠角 35 度，采用单发动机布局，发动机进气口位于机身上方前部。X-47A 的设计特点是有 6 个操纵表面，2 个升降副翼和 4 个“嵌入面”。“嵌入面”是一种小型的可收式控制表面，用以代替分段方向舵，提供方向安定性。两个位于机翼上部，其余两个在机翼下部的对应位置。与机翼后缘采用的分段方向舵相比，“嵌入面”具有较小的雷达反射截面积。2004 年 2 月 23 日，X-47A 成功完成了历时 12 分钟的首次试飞。

　　为了与波音公司的 X-45C 竞争，诺斯罗普.格鲁门公司与洛克希德.马丁公司联手推出了 X-47B。与 X-47A 相比，X-47B 的体积将会更大，作战能力也会有质的提高。X-47B 具有极佳的隐身性能和战场生存能力，可以携带各种传感设备和内部武器装备载荷，并能进行空中加油。

X-47B

X-48

　　X-48 是一种采用由波音公司“鬼怪工程队”开发的“混合机翼机体”（BWB）技术的验证机，这种长为 10.7 米、重为 670 千克的飞行器目前正在 NASA 的兰利研究中心建造，计划将在今年进行试飞。

　　BWB 技术将使飞行器相比于目前常规飞行器具有更好的结构强度、更远的航程和更便宜的飞行成本，它在军事和民用领域的应用潜力十分巨大。比如使用 BWB 技术的新型加油机将能有更大的空间来装备 3 具硬管和 2 具软管输油系统，并能实现加油过程的全自动化。由于这种加油机的储油将储存在机翼油箱中，所以它的机舱中还能最多载运 23 个货柜和 40 名全副武装的士兵。

BWB 技术飞机为 X-45 机队加油的想象图

X-48 想象图

X-49

　　直到现在，DARPA 也没有将 X-49 的研制代号指定给任何一个具体的试验飞行器，而早在 2002 年 X-50A 的研制代号就已经公开指定了。也有人猜测 X-49 本身就是极端保密的项目，因而外界不可能获取任何相关信息。

X-50

　　波音公司研制的 X-50A“蜻蜓”是一种使用“前翼/旋翼”技术（CRW）的垂直起降试验机，它在起飞时就象普通直升飞机一样使用顶部旋翼，而在高速巡航时（最高时速可达 700 公里/小时）则将顶部旋翼锁定变成固定翼飞机。X-50A 机长 5.39 米，机高 1.98 米，顶部旋翼直径 3.66 米，机鼻前翼翼展为 2.71 米，重量为 662 千克。

　　X-50A 可以在没有任何机场辅助设施的地方起降，如海滨地区、城市中心等，其最终研制目标是成为一种由有人机控制的无人驾驶垂直起降飞机。2003 年 12 月 3 日，X-50A 在研究人员的遥控下进行了首次悬停飞行试验，在空中停留了 80 多秒钟并上升到距离地面 12 英尺的空中。

X-50A

悬停状态的 X-50A

结语

　　美国 X 系列试验飞机先后创造了多项人类飞行史上的记录，如第一次突破音障、第一次飞到了 30,000 米、60,000 米、90,000 米的高空，第一次使用合成金属制造飞行器主结构，第一次突破 4 马赫、5 马赫和 6 马赫、第一次在接近音速条件下验证了整个机翼的层流控制理论、第一次的火箭洲际航行……凭借这些科研“排头兵”，美国在航空航天领域的研究长期处于世界领先地位，不断抢占着高科技的“制高点”。

　　纵观美国整个 X 系列试验飞行器的发展史，我们发现虽然其中许多型号都是以失败而告终，而且花费了大量的人力、物力和财力，但正是有了这些尖端科学技术的“开拓者”，才有了今日美国航空航天研究领域的辉煌成就。任何对于这些失败项目的冷嘲热讽和沾沾自喜对于我们自身来说都是极端危险的，因为在未知领域里的探索完全不犯错误是不可能的，妄想一步到位不失败的思想更是不可取的。

　　X 系列试验飞行器计划艰辛的发展历程告诉我们：失败并不可怕，关键是对待失败的态度。该计划能够持续发展数十年并取得众多骄人的成绩，并不能简单的用“充足的资金保证”这一点来解释的，认真负责充满想象力的设计师、勇敢而又沉着的试飞员、周密详细的项目规划、正确而又合理的政策引导等才是其成功的主要原因。

　　希望 X 系列试验飞行器计划带给我们的不仅仅是那一连串令人眼花缭乱的先进技术验证机，而是隐藏其间的众多经验和教训。