黄志澄：展望“布拉莫斯”巡航导弹的未来发展
黄志澄：解读印度重复使用运载器首次技术验证试验
从地面试验到飞行试验
——印度高超声速技术述评之二
远望智库特约研究员 黄志澄
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印度是积极发展吸气式高超声速技术的国家之一，与其它正在发展高超声速技术的国家一样，发展高超声速技术的途径是从地面试验到飞行试验。
AVATAR是印度“梦之计划”
在世界发展高超声速技术的高潮中，印度国防研究发展组织(DRDO)在2007年6月29日宣布，该组织的最具雄心的项目，即“高超声速吸气式空天运输飞行器 (Aerobic Vehicle for Hypersonic Aerospace Transportation，AVATAR)”的验证飞行器，将在2008年进行试飞。
AVATAR（阿凡达）在梵文中有“复活”、“下凡”的意思，表达了印度人对空天飞机的向往。这种空天飞机的概念是在2001年由一个印度工程师提出的。它是一种可重复使用、水平起飞的吸气式单级入轨飞机，采用涡轮冲压／超燃冲压／火箭组合循环发动机，总重25吨(其中60%是液氢燃料)，每次可发射1吨重的有效载荷送入太空。一架空天飞机在其寿命周期内可执行100次这样的任务。它在不携带火箭发动机时，还可作为一种高超声速飞机，用于对地攻击或侦察，然后返回基地。后来，印度前总统、“印度导弹之父”卡拉姆，提出印度要研制AVATAR空天飞机，并称之为 “梦之计划”。
HSTDV十年磨剑
显然 ，直接研制AVATAR空天飞机难度极大，必须分阶段实施，就是其验证飞行器，其进度也不断拖延。
2005年，印度DRDO就宣布，为了研制AVATAR空天飞机，首先要研制一个“高超声速技术验证飞行器（Hypersonic Technology Demonstrator Vehicle ，HSTDV）”。它包括运载火箭（LV）和一个巡航飞行器（CV）。巡航飞行器将使用以煤汕为燃料的超声速燃烧冲压发动机（Scramjet）。验证飞行器通过飞行试验要达到的目的是，验证超声速燃烧冲压发动机的性能，以及高超声速飞行器的空气动力性能、防热系统和热结构等。
据报道，CV长 5. 6 m, 质量为 1000 kg, 其横截面为扁平八角形, 机体中部装有一对短翼, 机体后部装有倾斜垂直尾翼。进气道长度为 3.7 m, 横截面形状为矩形。超燃冲压发动机位于机体中下部,机体尾部作为排气喷管的一部分。机体前部有两个平行的挡板, 用于增加推力。机翼后缘的襟翼用于飞行器滚转控制。可偏转的喷管位于燃烧室后端,其偏转角可达 25°,以确保在发动机开启和关闭阶段具有令人满意的性能。
据印度《印度第一站》2016年3月29日报道， 印度DRDO声称，在2016年12月份将进行HSTDV项目计划的第一次关键飞行试验，试验要实现超燃烧冲压发动机工作时长约20-22秒。此时飞行高度为31Km，飞行速度达到Ma6.1(媒体报道可达Ma6.5，而最新的学术论文中的数据为Ma6.1)。
高超风声速风洞要先行
高超声速技术的基础在于在实验室中模拟高超声速飞行环境的能力，并能正确地将地面模拟试验数据外推到飞行条件，然后完成验证飞行器的飞行试验。因此，印度近年来，除了充分发挥原有的较小的高超声速风洞的作用外，已经逐步建成几座大型高超声速风洞。在这此风洞中，已经进行了一系列验证飞行器的气动力、气动热和超燃冲压发动机的试验。
首先，印度科学研究所 ( IISc)的空天工程部，是印度传统的高超声速研究中心。该中心拥有一系列的高超声速风洞设备, 包括 HST1激波风洞 (试验段尺寸为 300 mm ×300 mm) , HST2激波风洞 (试验段尺寸为300 mm × 300 mm) , HST4激波风洞 (试验段尺寸为1000 mm) , 以及自由活塞式的高超声速激波风洞 HST3 (自由射流段尺寸为 300 mm)。 该研究所已对 HST4激波风洞进行了改造, 增加了一个直径为600 mm、长度为42 m的压缩管, 将它改造成为一个自由活塞式的激波风洞。另外，这个研究所在2014年还建成了一个试验段为500 mm的暂冲式高超声速风洞，模拟的速度为Ma6-10。其建设经费由印度DRDO提供。该风洞将用于印度研发的新式高速军事平台，包括HSTDV和BraMos高超声速导弹等项目的气动试验。
其次，印度太空研究发展组织（ISRO）的Vikram Sarahai航天中心（VSSC），已建成了的常大型规高超声速风洞和试验段尺寸为1000 mm的燃烧驱动的激波风洞。已经用于有关运载火箭、太空飞船回收试验飞行器（SRE）、重复使用运载器的验证飞行器（RLV-TD）和超燃冲压发动机等项目的试验。
再次，印度国防研究发展实验室（DRDL）在已建成的试验段尺寸为1000mm的激波风洞的基础上，正在改造成为自由活塞式的高超声速激波风洞，为HSTDV和高超声速导弹等项目服务。
最后，印度的大学如孟买印度理工学院和马德拉斯印度理工学院，都有试验段尺寸为300 mm左右的激波风洞。前一座风洞还有配套的天平能进行测力试验。
结束语
印度的空天飞机计划十分雄伟，给我们留下了深刻的印象，但印度的地面试验能力明显不足，严重制约了其计划的实施。早年，印度在这方面曾求助于以色列、英国和俄罗斯。近年来，印度十分重视地面验设备的建设，目前已经建成了几座大型高超声速风洞。然而，由文献可见，印度的超燃冲压发动机地面试验，只采用直联式设备，这对于要求进行发动机和机体一体化设计的吸气式高超声速飞行器来说，其能力是难于满足要求的。好在印度的计算流体力学（CFD）的水平较高，可以有所弥补。从长远来看，印度仍需建设满足发展吸气式高超声速飞行器所需的更高性能的地面模拟设备。
我国著名科学家钱学森先生和印度前总统卡拉姆一样，都曾长期从事导弹、火箭的研制，都对祖国的航天发展做出了杰出的贡献，并都对空天飞机的发展充满期望。无疑，由于钱学森先生的倡导，我国在高超声速技术的基础方面要优于印度，从而可以相信，我国必将对高超声速技术的发展做出更大的贡献！
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