随着科技的迅猛发展，高超声速科技正成为航空航天领域的热点研究方向，其突破性进展将对军事、民用和航天领域产生深远影响。

  中国著名科学家钱学森最早采用“hypersonic”一词来表示高超声速，该词得到普遍认可。高超声速飞行器是指飞行速度远大于周围介质的声速的飞行器，一般来说飞行马赫数大于5，即每小时超过6000公里。在高超声速飞行中，与亚音速和超音速飞行相比，空气动力学效应更为复杂。高超声速飞行器在飞行过程中会遇到多个重要的力学问题。

  一项重要的力学问题是飞行器所受到的热负荷。高超声速飞行器在高速飞行中会产生巨大的气动加热。气动热是指当物体通过空气或其他气体运动时，由于气体分子与物体表面相互碰撞而产生的热能。当高超声速飞行器飞行时，它会压缩和加热周围的空气。这是由于在超声速飞行时，飞行器前部的空气被迅速压缩，导致气体分子之间的碰撞变得更频繁和剧烈，从而增加了气体分子的能量和温度。此外，高超声速飞行器在飞行过程中还会面临摩擦加热的问题。当飞行器以高速飞行时，与周围空气接触的表面会因为摩擦而产生热量。粗略地利用等熵关系估计温度

  高超声速飞行器前部的驻点温度随马赫数的二次方增大，如果在60km海拔的高空飞行，当马赫数为10，驻点温度将是来流温度的20倍，来流温度估计为200K，此时的驻点温度约为几千K。

  这种气动热问题对飞行器的设计和材料选择提出了挑战，飞行器的结构材料需要具备优异的耐热性和强度。为了应对这样的一个问题，研究人员一般会用一些热保护措施，如使用碳纤维复合材料和耐高温合金材料、设计冷却系统或采用隔热层等，以确保飞行器的安全运行。

  第二个问题是气动外形的设计。这类飞行器外形扁平，与长久以来人类对于火箭、导弹或飞机那种相对饱满、匀称、流线型外形的认识，有较大差别。目前世界上可见的高超声速飞行器都是扁平的，它们的机翼都比较小，下表面很平坦。这是一种被称作“乘波体”的飞行器。它不像常规飞机那样，主要靠机翼的升力漂浮在空中。乘波体的升力来源主要是依靠在飞行器头部形成的附体激波在飞行器下表面所产生的压力。它就像“骑乘”在激波上飞驰向前。

  这种设计方式经过科学验证，对于提高飞行器在高超声速环境下的效能，发挥了巨大的作用。增升减阻设计是高超声速飞行器气动布局优化的主要目标之一。一方面使飞行器获得较大的升质比，提高滑翔高度，降低表面热环境，减轻防热压力，减轻防热重量；另一方面获得较大的升阻比，增大滑翔距离与射程。

  高超声速飞行器还面临的巨大难题就是动力问题。正所谓“只要发动机推力足够，板砖都能上天”，然而想要获得高超声速飞行所需的推力并不是一件容易的事。作为飞机的心脏，发动机不仅是飞机飞行的动力，也是促进航空事业发展的重要推动力，人类航空史上的每一次重要变革都与航空发动机的技术进步密不可分。

  喷气发动机（Jet Engine）是一种常见的航空发动机类型，它通过将空气压缩、加热、燃烧和喷出产生推力。几乎所有的喷气发动机都是依靠高速喷射推进剂，通过牛顿第三定律产生的推力来做功的。

  涡喷发动机的主要组成部分包括压气机、燃烧室、涡轮和喷管。进入涡喷发动机的空气首先经过压气机进行压缩，然后进入燃烧室与燃料混合并燃烧。燃烧产生的高温度高压力气体通过涡轮驱动压气机和燃料喷射器，最后通过喷管喷出，产生推力。涡喷发动机适用于小马赫数超声速飞行。

  在超音速飞行时，在进气道前和进气道内气流速度减至亚音速，此时气流的滞止可使压力升高十几倍甚至几十倍，大大超过压气机中的压力提高倍数，因而产生了单靠速度冲压，不需压气机的冲压喷气发动机。

  冲压发动机的技术原理并不是在现有航空发动机基础上发展而来的，而是几乎与现有航空发动机并行发展的另一条技术路线。冲压发动机在发展之初，不会再使用任何涡轮风扇提高燃烧室内的空气压力，简单的设计结构也避免了增压涡轮对于提升速度的限制。因此，冲压发动机首先实现了将飞行器的速度由涡喷发动机时代的3马赫提高到了3.5-4马赫。

  但是，在冲压发动机诞生之初，机身前部和进气道压缩斜板产生激波，受此影响，空气将在激波后减速至亚音速状态，形成高温度高压力的气团，这对结构件造成了较大的强度和温度载荷负担。这将冲压发动机性能制约在6马赫以下。

  超燃冲压发动机是冲压发动机的一种变体，其中燃烧发生在超音速气流中。与冲压发动机一样，超燃冲压发动机依靠高速度在燃烧前强力压缩进入的空气，但冲压发动机在燃烧前使用冲击锥将空气减速到亚音速，而超燃冲压发动机没有冲击锥来减速空气，而是使用其点火源产生的冲击波代替冲击锥来减慢气流。这使得超燃冲压发动机能够以极高的速度高效运行。

  使用超燃冲压发动机的飞行器可以大幅度减少从一个地方到另一个地方的旅行时间，有可能是在90分钟的飞行时间内达到地球上任意一个地方，所以在未来超燃冲压发动机能应用在超音速旅行中。