要飞得更快,从“夸特马”到“禽爪”

2026年1月初,美国赫尔墨斯(Hermeus)公司宣布,其研发的高速飞行测试飞行器“夸特马”(Quarterhorse)Mk2.1已经在新墨西哥州的太空港进行首飞前准备工作。

2025年5月,“夸特马”Mk1高速飞机完成了首飞。赫尔墨斯公司的最终目标是制造出一架无人机,要打破SR-71在1976年创下的吸气式有人驾驶飞机1905节(3529千米/时,约马赫数3.3)的速度纪录。该公司希望进一步探索高超声速技术。而高超声速,按照美国的定义,是飞行速度超过马赫数5,即6174千米/时。

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赫尔墨斯公司秉持快速迭代的研发策略,通过快速、连续地推出原型机,以可控的技术风险来推动高超声速技术的迭代。而该策略也能为公司快速培养人才和团队。

赫尔墨斯公司的目标是打造出“世界上第一架用于国防的高马赫数无人机”。

而“夸特马”的核心方案,是动力上选择涡轮基组合循环(TBCC)发动机,将冲压发动机或超燃冲压发动机与传统喷气发动机(通用电气公司的J85涡喷发动机或增加预冷系统的F100涡扇发动机)相结合。前者是在高超声速飞行阶段使用,后者可用于起飞、着陆和其他低速飞行阶段。

克拉托斯防务(Kratos Defense)公司已经在2025年10月宣布,将选择“夸特马”来作为MACH-TB项目(美国多军种先进能力高超声速试验平台)的飞行试验平台,以为美国军方提供更高频次的、更经济高效的高超声速试验。

此前,在2025年初,克拉托斯公司已经获得了美国军方MACH-TB项目第二阶段的14.5亿美元五年期合同。

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“夸特马”Mk2设计,采用三角翼布局,可变进气口位于机头锥内,整机尺寸与F-16相仿。按照既定目标,未来的“夸特马”Mk3将突破马赫数5的门槛。

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赫尔墨斯与克拉托斯防务的合作,意味着“夸特马”将成为美国军方的高超声速飞行试验平台。

目前,外界猜测“夸特马”Mk2.1将在今年的飞行测试中突破声速。不过,同属美国航空航天初创企业的平流层发射(Stratolaunch)公司,已经凭借火箭动力的“禽爪”(Talon)实验型飞行器在2025年创造了美国行业新纪录。

“禽爪”A在已经完成的3次测试中,由巨型运输机“Roc”投放至太平洋上空,创造了超过马赫数5的速度纪录,成为继1968年的北美X-15高超声速火箭动力飞机之后,首次突破高超声速的美国可回收飞行器。

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Roc搭载“禽爪”A高超声速飞行器

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2025年9月,美国平流层发射公司完成第3次“鹰爪”A2的超过马赫数5的高超声速飞行。

向着高超声速迈进,新动力的支持

“禽爪”A同样入围了MACH-TB项目,被美国战争部选作军用高超声速技术的测试平台。而“禽爪”目前达成的阶段性成功,离不开背后大熊座(Ursa Major)公司的哈德利H13液氧煤油发动机的支持。而根据大熊座公司的宣传,该发动机超过80%的部件是采用增材制造技术来制造的,从而将生产和交付时间从6个月缩短至1个月——深度应用增材技术,已成为当前动力系统开发和制造上的普遍趋势。

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大熊座公司还在布局固体燃料火箭发动机业务,作为供应商参与了RTX旗下雷神公司的“深击”自主导弹发射系统。另外,该公司还收到了RTX的风险投资公司的战略投资。

在美国,同样瞄准高超声速动力系统供应商地位的新创企业还有金星航空航天公司(Venus Aerospace)。

2025年5月,该公司在新墨西哥州的美国航天港成功进行了旋转爆震火箭发动机的首次地面发射试飞,其目标是将旋转爆震火箭发动机与冲压发动机结合,使飞行器能够从跑道起飞并加速到马赫数6,无需火箭助推器即可保持高超声速巡航。

该公司预测,到2030年,全球高超声速市场规模将超过120亿美元。而金星与大熊座二者在高超动力上虽有着技术路线差异,但目标是一致的,都非常强调技术领先、成本经济、可快速生产交付和大规模量产能力。

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上图,金星航空航天公司的旋转爆震火箭发动机(RDRE)的长时间、高推力热试车画面。下图是2025年4月RDRE试飞。

以金星与大熊座为代表的这批新创动力公司,除了获得私人投资者的资金支持外,有些已经成功通过项目牵引,获得美国空军研究实验室(AFRL)、国防创新部门(DIU)、DARPA、NASA、国防部的战略资本办公室等美国军方和政府机构的项目预算支持;有些则以动力供应商的身份与防务巨头达成项目合作,甚至是获得后者旗下风投公司的战略投资。

比如,2025年10月底,洛克希德·马丁的风险投资公司对金星公司进行了战略投资。对此,金星公司表示,洛马公司看重RDRE的军民两用技术属性,看重了RDRE在国防和商业用途方面的巨大潜力。

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金星公司设想的旋转爆震发动机与冲压发动机的组合动力,它有望具备2小时全球抵达的能力,在3.35万米高空,巡航速度可达马赫数4,最高速度可达马赫数9。

美国两大航空发动机巨头也在布局

“旋转爆震”这一概念在美国已被NASA、美国空军研究实验室等官方机构研究了数十年,它具有极高的热力学效率和性能,有望在降低发动机尺寸和重量同时,推进效率比传统发动机高出15%~25%,从而能够制造出小型化、结构简单紧凑、经济高效的超声速、高超声速的动力。

随着“高超热”,旋转爆震被视为理想的动力选项,该技术近年来受到了越来越多关注。

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RTX官网对旋转爆震发动机工作原理的介绍。该技术一旦成熟,将诞生结构简单、价格低廉、更低燃料消耗、更高的推重比、可用于超声速和高超声速飞行的动力。

看到“旋转爆震”在国防和商业领域的巨大潜力后,诸多美国老牌航空动力企业也正在发力,希望早日推动这项技术从试验阶段走向工程应用阶段。

2025年3月,RTX旗下的普惠公司携手RTX技术研究中心合作研发的旋转爆震发动机(RDE),在历经一系列测试后收获积极测试结果,这促使RTX加大内部投资,同时推进与美国国防部合作,以期在未来几年内加快RDE发动机与飞行器的集合,并展开地面测试。

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RDE技术有望重新定义多个领域的动力系统,使其成为军用飞机、高超声速飞行器和航天推进系统的理想选择。图为DARPA在RDE技术相关的Gambit项目中所发布的使用旋转爆震发动机的武器设想图。

同期,美国另一个动力巨头通用电气也凭借长期性在旋转爆震技术领域的探索与积累,于2025年9月宣布成功演示了两款不同的旋转爆震燃烧(RDC)发动机,一款用于导弹,一款用于高速飞机。

2026年1月中旬,通用电气宣布了RDC的实用化一步,与防务巨头洛马合作测试了用于高超声速武器的新型旋转爆震冲压发动机。此前,在新旧世纪之交,通用电气就在探索和实验脉冲爆震发动机技术;在十年前开始转向旋转爆震发动机。而后者的一大优势就是机械结构上更简单了,也是当下爆震发动机技术的主流方向。

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欧洲正在广泛开展高超声速领域合作

相对于美国航空巨头,欧洲的企业,如罗尔斯·罗伊斯公司,在2025年并没有发布RDE产品方面的重大节点和进展。

不过就像罗罗旗下LibertyWorks(位于美国印第安纳波利斯)在2025年成立的30周年新闻稿中披露的,该公司一直在“在吸气式高超声速推进等领域开展工作”。

可见,在RDE为代表的热门技术方向上,罗罗应该不会选择甘于落后。

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英国在高超声速技术开发上的一个特点是,已经与美国展开了长期、广泛的合作。新闻中的高超声速发动机测试就是在美国NASA兰利研究中心进行的。

2025年4月,英国国防部宣布,英国高超声速武器研究取得了里程碑式的进展——由英国国防科技实验室牵头,联合美国空军研究实验室对高超声速发动机进行了233次静态测试,成功验证了发动机的性能,“测试的成功凸显英国致力于在这一关键领域保持技术领先地位和创新的决心”。

据悉,该发动机将用于高超声速巡航导弹,并计划2030年前交付高超声速武器技术验证机。

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卢卡谢维奇航空研究所是欧洲的一个老牌航空科研机构。曾于2021年成功演示了使用爆震发动机(使用液态丙烷和液态一氧化二氮)的火箭自主飞行,创造了世界首次的纪录。

同期,欧洲地区如法国ONERA(国家航空航天研究院)、德国DLR(德国航天中心)、波兰卢卡谢维奇航空研究所等研究机构,以及一些欧洲高校等都在积极推进旋转爆震发动机的小型实验、基础性研究。

欧盟也出台了相关资助计划来推动高超声速技术领域的研究,特别是在欧洲国防自主、降低对美国技术的依赖背景下,将促使欧洲内部在高超技术、动力方面的开发上积极携手,走向协作联合。(郑宇航)