歷史沿革
2001年6月,美國宇航局試飛了一種世界上飛得最快的飛機。這種代號為X-43A的新型無人機機身長3.65米,體重1.2噸,樣子像一個漂亮的衝浪版的X-43的研製耗資高達2.3億美元。飛機的設計最高時速將達到音速的10倍,也就是10馬赫。可惜在首次試飛中,由於助推器失靈,這台X-43A升空幾分鐘就掉進太平洋。不過美國有關方面並不打算就此放棄,表示會繼續這一新型無人機的試驗。X-43A因而有望成為第一個以極超音速的速度飛行的作戰飛機。
科學研究也需要前仆後繼。2004年11月,X-43A再次試飛。一架經過改裝的B-52B重型轟炸機機翼下掛著一架X-43A飛機和一枚“飛馬”助推火箭從加州的愛德華茲空軍基地起飛。很快,B-52B上升至1.2萬米高空。這時,和X-43A捆綁在一起的“飛馬”火箭點火,它們脫離B-52B轟炸機,由飛馬火箭把X-43A推到大約2.9萬米的高空。接下來,X-43A脫離飛馬火箭,自身發動機點火,開始以1萬千米時速獨立飛行。約10秒後,飛機燃料耗盡,飛機繼續滑行了6分鐘經過1368千米的距離墜入太平洋。被落海時的撞擊力徹底摧毀。
這是個歷史性的時刻,X-43A創造了9.7馬赫的速度,之前世界最快,僅次於探險號。
實際試飛
NASA的“Hyper-X”極超音速飛行計畫共分為三次的試飛,主要的目的是想探索除了傳統的火箭動力外,將其他新動力系統用於太空飛行上的可能性。
X-43A的第一次試飛是在2001年6月2日進行,但很不幸的該次飛行是以失敗收場。由於試飛過程中,飛馬座火箭要穿越音障的瞬間發生預期外的共振問題,導致火箭失控偏離了預計的飛行路線,為了安全考量測試單位啟動機身上的自爆裝置主動摧毀了X-43A,而沒有達到預期的成果。
美國空軍2013年5月1日對X-51A乘波者超高音速飛行器做了最後一次試驗並獲成功。X-51A成功加速到5馬赫並持續飛行了超過300秒,由此也創下了人類吸氣式飛行器超高音速持續飛行的新記錄。X-51A此前已進行了3次試驗,均遭受失敗。美軍由此朝著超高音速空天時代又走近了一步。
這次的飛行,也是NB-52B母機服務於NASA四十年後,最後一次擔任母機任務。
X-43A是一架無人駕駛的飛行器,狀似一個滑板,長約3.6米。X-43A使用獨特的超音速衝壓發動機(Supersonic Combustion Ramjet,簡稱為Scramjet)作為動力,這種動力系統屬於內燃機的一種,與傳統高速飛行時所使用的火箭引擎不同,是從大氣中吸入空氣燃燒。由於超音速衝壓發動機在運作時,燃燒室的進氣流速必須超過音速(相比之下,衝壓發動機的燃燒室進氣則處於次音速狀態),雖然工程師可以透過進氣道造型設計等方式提升氣流速度,但一般來說除非飛行器本身已處於超音速飛行狀態,否則很難啟動機上的超音速衝壓發動機。為滿足這前提,X-43A必須先掛載在改裝過的NB-52B母機(以B-52同溫層堡壘式轟炸機改裝而來)翼下飛至高空後,點燃連結在X-43A上的飛馬座火箭(Pegasus Booster,原本是作為反低軌道人造衛星飛彈用的推進系統)將X-43A推進到超音速的狀態後,再點燃自身的超音速衝壓發動機進行極音速飛行。
音速飛行
首次成功的極超音速飛行是發生在2004年3月27日,當時試飛的第二架X-43A實驗機在脫離飛馬座火箭後,在約95,000英尺的高空中以自身的動力飛行了11秒,到達約7馬赫(Mach 7,約等於8,000km/h)的高速,然後再逐漸滑翔直至落入美國西海岸外的太平洋中。這項紀錄事後也獲得吉尼斯世界記錄的認證,認證書上說明著X-43A在一持續了11秒的飛行中到達6.8316馬赫的速度,是當時世界上最快的進氣(Air Breathing)飛機。
第三次也是最後一次的飛行,原本預計是要在2004年11月15日時進行,但因為X-43A上的一個控制儀器出問題進行檢修,來不及在美國聯邦航空局(FAA)規定的美東時間下午七時前完成飛行,而延後到隔日的11月16日進行。由加州艾德華空軍基地(Edwards AFB,CA)起飛的NB-52B母機攜帶著飛馬座火箭與X-43A升空後,在40,000呎的高空中點燃火箭,將X-43A推到足以啟動的高度與速度狀態。X-43A最後在短暫的衝刺之後做出接近9.8馬赫(約為7,000英里/小時,或11,200公里/小時)的超高速飛行,飛到離地表超過35公里遠的高空。
歷代紀錄
在X-43A之前,大氣層內的最高飛行速度紀錄,是1967年時由威廉·J·耐特(William J. "Pete" Knight)所駕駛的X-15實驗機創下,為6.7馬赫,但當時使用的是火箭動力來推進。至於進氣引擎的最高速紀錄是美國空軍的SR-71黑鳥式超音速偵察機創下,約為3.2馬赫。