高超音速和超燃冲压发动机

　　早在20世纪50年代，美国就开始对高超音速飞行进行研究（根据科学惯例，高超音速运动被定义为5马赫或更高速度的运动）。不仅在飞机和航天器中，而且在导弹和武器中速度都具备固有的军事意义和价值。

　　“高超音速导弹可以抓住机会打击遥远甚至是正在远离的目标”，历史学家哈里恩这样说道，“在1分钟之内，一枚以6.5马赫飞行的高超音速导弹将飞行大约73英里（约117千米），这大约是传统亚音速巡航导弹的8倍。也就是说，其可以在10分钟之内与距离发射点700多英里处的目标交战并将其摧毁。”

X-43飞行器在第一次飞行中速度达到了6.6马赫，在第二次飞行中达到了9.6马赫——这一速度纪录保持至今

　　随着超燃冲压发动机或者说超音速燃烧冲压发动机在21世纪初的出现，高超音速技术出现了新的可能。对标准的冲压发动机来说，气流在与燃料混合并点燃之前就会在进气道中降至亚音速，而与之不同的是，超燃冲压发动机吸入的气流则是以超音速的巨大动压涌入进气道的。哈里恩说，超音速燃烧的巨大困难就好比是“在飓风中点燃一根火柴”。

　　普通冲压喷气发动机的工作速度范围为3马赫至5马赫，而超燃冲压发动机可使飞行速度提升至12马赫至15马赫。从初级动力源获得动力是必要的，以便将飞行器加速到超音速，然后超燃冲压发动机才开始工作。

　　2004年，美国国家航空航天局的X-43A技术验证机通过使用超燃冲压喷气发动机进行了两次成功的高超音速飞行，从而谱写了航空历史的新篇章。X-43A由一架B-52轰炸机在加利福尼亚州外海发射升空，并由一枚“飞马座”（Pegasus）火箭进一步助推爬升，然后由超燃冲压发动机接替工作。X-43A的第一次飞行达到了6.6马赫，第二次飞行更是达到了9.6马赫。

第二架X-43A高超音速研究飞行器安装在一枚白色的“飞马座”助推火箭上，这枚助推火箭挂载在一架B-52B空中发射载机的右侧机翼下

　　美国国防部高级研究计划局（DARPA）和美国空军在2010年共同合作研发了采用超燃冲压发动机的X-51A“驭波者”（Waverider）飞行器，该飞行器也是由B-52轰炸机在太平洋上空发射的，仅用了6分钟的时间就飞行了230多海里（约426千米），在坠入大海之前到达了5.1马赫的飞行速度。

　　真正的信徒们并没有完全放弃“空天飞机”的想法。2003年，美国国防部高级研究计划局和美国空军开始提议研制绰号为“黑燕”（Blackswift）的HTV-3X“高超音速巡航飞行器”。这将是一架战斗机大小的飞行器，没有飞行员，其将从跑道上起飞，以高达15马赫的速度飞行。该项目没有获得必需的资金，于2008年被取消。

HTV-3X是一架战斗机大小的飞行器，无人驾驶

助推-滑翔武器

　　美国国防部已经将高超音速技术列为关键现代化技术中的高度优先事项。在众多为这一目标而全力以赴的计划中，美军的各大军种都在对多种型号的高超音速导弹原型机进行广泛的测试，以期赶上并超越目前领先的俄罗斯和中国。俄罗斯方面声称，他们的“先锋”高超音速导弹可以飞到27马赫。

　　美国测试的原型弹大多是助推-滑翔武器系统，而不是采用超燃冲压发动机的武器系统。所谓“助推-滑翔武器系统”是指先通过火箭将武器送入高空并达到高超音速，然后武器系统利用其滑翔下降过程中获得的速度命中并摧毁目标。研制这种武器的优点不仅在于耗时相对较短，而且在于这种飞行器可以获得极大的射程。

X-51A“驭波者”飞行器在坠入大海之前到达了5.1马赫的飞行速度

　　对超燃冲压发动机的需求也正变得越来越迫切。“我刚投身于这项工作时认为，（我们的）超燃冲压发动机研制进度可能比助推-滑翔武器落后了一步，我现在可以很高兴地说我错了”，美国空军负责采购的主管威尔•罗珀（Will Roper）在2020年4月份这样说道。“超燃冲压发动机比我最初想象得要成熟得多，随时可以投入使用。”

　　在过去的几年中，美国空军多次表示要致力于研究高超音速技术，特别是在武器方面。2020年2月，美国空军宣布将继续研发“空射快速反应武器”（ARRW），这种武器将由轰炸机或战斗机携带着进入高空，然后滑翔体将释放，并由助推器加速至高超音速。

　　空天飞机的研发工作仍在继续，尽管其优先级较低，并且参与竞争者的阵容也已经缩小了不少。2020年1月，美国国防部高级研究计划局取消了XS-1“幻影快车”（Phantom Express）项目，这是一个自2013年以来一直在进行的实验性空天飞机项目，目的是研发一种可重复使用的发射装置，以便将中等大小的有效载荷送入近地轨道。

　　XS-1将是一架外观类似飞机的飞行器，可以垂直起飞，并在机身上部安装了一个消耗性的载物平台，以携带有效载荷。释放机身上部的载物平台后，亚轨道飞行器将滑翔返回并在跑道上降落。XS-1飞行器原本将以大约10马赫的速度进行亚轨道飞行。

轨道上的X-37飞行器

　　目前，对空天飞机的关注集中在美国空军的X-37B“轨道测试飞行器”上。X-37B飞行器始于1998年美国国家航空航天局的一个技术演示项目，并于2004年移交给美国国防部高级研究计划局，再之后于2006年被美国空军接管，美国空军在此基础上研制了自己的衍生型号，即无人驾驶的X-37B。X-37B飞行器由“宇宙神-5”型运载火箭垂直地发射至近地轨道，然后在地面的指挥下重返大气层，并水平地降落在跑道上。

　　美国空军拥有两架X-37B研究飞行器。自2010年以来，它们总共已经执行了5次太空飞行任务。这款航天器充满了神秘色彩，其已知的最令人震惊的特点是其滞空飞行时间。

　　在2010年首次发射时，美国空军预计的在轨时间为270天。到目前为止，在已经完成的5次任务中，有4次的滞空时间超过了这一数字。在完成了破纪录的780天的在轨飞行之后，X-37B于2019年10月降落并停放在了佛罗里达州肯尼迪航天中心的航天飞机停放设施之中。这次飞行已经获得了“科利尔奖”（Collier Trophy）的提名，这一奖项旨在表彰在航空航天领域取得的巨大成就。