中國在高超音速飛行器技術領域一直處於領跑全球，這是基於中國在風洞、氣動設計、動力裝置和耐高溫材料等各個領域都擁有強大的基礎。當前，中國公開的高超音速導彈型號越來越多，說明我們並沒有技術瓶頸，這裏有一個重要原因是高超音速導彈的工作時間比較短。如果中國未來要發展高超音速飛機，甚至是高超音速戰鬥機的話，必然要面對一個嚴峻的挑戰：精密部件和座艙在長期超高溫條件下的抗高溫難題。高超音速飛行面臨的挑戰之一是飛行器在高速飛行中產生的高溫。這種高溫不僅對飛行器結構造成損害，還可能影響其效能和可靠性。所以，能否研制出實用化的高超音速飛行器散熱解決方案，是中國發展高超音速飛機的基礎。
近日，一個令人驚喜的訊息傳來：湖南長沙國防科技大學航空航天科學與工程學院的團隊，開發出一種創新的高超音速飛行器散熱解決方案，為實作高超音速飛行器的洲際飛行奠定了基礎。
據介紹，中國團隊的新發明是一種高效且持久的冷卻裝置。具有以下三個特點：一是工作時間長。該冷卻裝置能夠持續執行長達幾個小時，遠超現有技術，可以支持從地球一端到另一端的飛行任務；二是結構簡單，成本比較低：與傳統的熱管或增壓泵相比，新裝置結構簡單，成本較低，易於大規模生產和套用；三是可重復使用：每次飛行前只需添加幹凈的水，即可重新投入使用，大大降低了維護成本。
這種冷卻系統是怎麽實作高效率散熱的呢？據說是利用空氣動力加熱產生的熱能，透過自主增壓和冷卻迴圈，實作熱控制裝置的高效運作。測試表明，該器材可以在飛行的前 50 分鐘內將機艙溫度控制在 100 攝氏度以下。之後，冷卻劑開始沸騰和蒸發，以更快的速度傳遞熱量，直到在第 66 分鐘達到峰值效率。此時，高溫蒸汽從泄壓閥中緩慢釋放，氣凝膠的多孔結構確保了穩定和長時間的汽化過程。氣凝膠還提供隔熱功能，即使在水蒸發後也能保持較低的機艙溫度。在不增加系統復雜性的情況下，它可以最大限度地利用冷卻介質來吸收和釋放不同階段的熱量，從而實作最佳的溫度控制。它不僅保證了飛行器關鍵部件在長時間飛行條件下的正常執行，而且滿足了高超音速飛機全球飛行的需要。
中國已經進行了多次高超音速無人機試飛，並計劃到 2035 年實作載人全球飛行。還有兩個更重要的前景：中國未來是否會發展基於高超音速飛行器的戰鬥機呢？如果中國要研制高超音速洲際導彈，透過套用這種散熱系統，也能增加系統的可靠性。
美國高超音速武器的高失敗率，有一個重要原因是冷卻系統不足。美國國會 2023 年報告說：「余下的挑戰是管理高超音速導彈在大氣層中高速飛行時，需遮蔽高超音速導彈的敏感電子器材遭遇極端高溫，了解各種材料效能，以及預測高達 3000 華氏度時的空氣動力學，需要廣泛的飛行測試。」
中國這項研究成果已在【國防技術國立大學學報】上發表，標誌著在高超音速飛行器散熱技術方面已經成熟。中國團隊的這一創新，無疑將為全球高超音速技術的發展註入新的活力，同時也為軍事戰略的現代化提供了強有力的技術支持。
