工作過程
原理
衝壓發動機的原理比渦輪噴氣發動機的原理髮現要早很多，無非就是空氣以超音速進入發動機燃燒室與燃料混合點燃，由於其本身的能量，空氣已經不需要再壓縮，所以可以完全省略渦輪和相關的複雜設計，把噴氣發動機的結構最簡化。
範疇
超燃衝壓發動機與一般的衝壓發動機不同的是發動機進氣前與進氣後其氣流都維持在5馬赫的高超音速以上。而一般的衝壓發動機則需要把氣流減速增壓。但氣流速度一旦達到了5馬赫的高超音速以上時，氣流減速增壓所帶來的高壓強高溫度會超過發動機材料承受極限。所以解決最好的辦法就是以高超音速吸氣後經過燃燒後馬上高超音速噴出。這樣發動機內滯留的靜壓靜溫就不會威脅發動機正常運作。而其中超燃衝壓發動機關
鍵技術難點之一是點火技術，在高超音速中添加燃料並點火無異於在龍捲風中點燃一根火柴！
現狀發展
從20世紀50年代人們就開始研究超燃衝壓發動機，最初的套用目標是單級入軌的飛行器、遠程高速飛機和遠程高超聲速飛彈。從90年代開始，重點轉向巡航飛彈用超燃衝壓發動機的發展。目前，美國、法國、俄羅斯、加拿大、德國、印度、義大利等國都在發展M數4~8、射程1000km以上的巡航飛彈用超燃衝壓發動機。採用碳氫燃料、M數3~8的雙模態超燃衝壓發動機已結束地面試驗驗證，進行了飛行試驗。預計，到2010年，以超燃衝壓發動機為動力的高超聲速巡航飛彈將問世。到2025年，以超燃衝壓發動機為動力的高超聲速空天飛機將有可能投入使用。
俄羅斯
俄羅斯從60年代開始研究超燃衝壓發動機，目標是M數5~7的民用運輸機、單級入軌太空梭和高超聲速巡航飛彈。
俄羅斯中央航空發動機研究院是超燃衝壓發動機的權威研究單位，20世紀80年代，該研究院與中央空氣流體動力研究所等單位合作進行了“冷”高超音速技術發展計畫，主要研究試驗用矩形和軸對稱雙模態超燃衝壓發動機。1991~1998年，共進行了5次超燃衝壓發動機的驗證性飛行試驗，飛行M數最高6.5，發動機使用的是氫燃料。其中第2、3次與法國合作，第4、5次與美國合作。據稱第二次是最成功的，獲得的數據最全。目前，該研究院正在進行速度為6~7倍聲速的高超聲速飛行器用超燃衝壓發動機的技術研究，套用目標是軍民用高超聲速飛行器。
目前，該研究院正在研製高超聲速有翼飛行器，採用3台超燃衝壓發動機。該項目目前還處在基礎研究階段，其縮比模型已進行了風洞試驗。
中央航空流體動力研究所是俄羅斯重要的超燃衝壓發動機技術研究機構。目前，該研究所正與俄彩虹設計局及德國一些部門合作進行飛彈用M數5~7的超燃衝壓發動機的研究，這種發動機的進氣道呈三級斜面形狀，目前已經進行了連線式和自由射流式試驗，今後將進行飛行試驗。同時，該機構將為俄羅斯空間局（RSA）的一項飛行試驗計畫（“鷹”計畫）研製M數6~14、氫燃料、雙模態的超燃衝壓發動機。該計畫將發展一種與NASA的Hyper-X相似的機體/發動機一體化的高超聲速試驗飛行器，發動機由三個模組組成，進氣道的噴管位於機體下方。目前還未找到合作夥伴。
“聯盟”航空發動機科研生產聯合體是俄航空發動機的重要研製單位，近年來，除為中央航空發動機研究院試製軸對稱超燃衝壓發動機外，還獨立開發試驗發動機，該單位設計了M數5~6的雙模態衝壓發動機，計畫在飛彈改裝的試飛器上進行飛行試驗。
美國
美國是開展超燃衝壓發動機技術研究較早的國家，目前NASA、空軍和海軍都有自己的發展計畫。
B-52攜帶的X-51高速飛行器NASA從1965年開始研究超燃衝壓發動機技術，目標是有人駕駛飛行器和單級入軌飛行器的動力。1996年，美國NASA在歷時8年、耗資30億美元的NASP（國家空天飛機）計畫被終止之後，又開始實施投資1.7億美元的高超聲速飛行器試驗計畫（Hyper－X），研究用於高超聲速飛行器（M數10）和其他可重複使用的天地往返系統的超燃衝壓發動機與一體化設計技術。
該計畫將對3架無人駕駛研究機X－43進行飛行試驗，發動機採用氫燃料的雙模態衝壓發動機，機身和發動機採用一體化設計。X-43A的第1次飛行試驗發生在2001年6月，不過，試飛以失敗告終。2004年3月27日，X-43A在第2次飛行試驗中成功地達到M數7的速度，成為世界上飛行速度最快的以空氣噴氣發動機為動力裝置的飛行器。預計，2004年9月或10月，該計畫將進行最後一次M數10的飛行試驗。
為保持NASA高超聲速技術的持續發展，NASA計畫從2006年開始一個適度的Hyper-X後繼計畫。新計畫將是在X-43A之後非常低水平的高超聲速技術發展計畫，將進行基礎性的技術研究，發展新的可變幾何、能在更大M數範圍工作的超燃衝壓發動機。還將重點發展重量更輕、耐高溫性能更好的發動機新材料。第一個5年的工作重點可能是M數5~6的飛行器，第二個5年的工作重點是M數8~9的飛行器，第3個5年將發展M數13~15的飛行器。計畫的目標是經過5年的發展，技術準備達到能發展真實飛行器的水平。
美國空軍在50年代末開始超燃衝壓發動機的研究，目標是單級入軌的飛行器。1995年，美國空軍開始實施高超聲速技術計畫（HyTech），目標是驗證能夠在M數4~8範圍飛行、射程1400km的高超聲速飛彈用液體碳氫燃料雙模超燃衝壓發動機的適用性、性能和結構耐久性。2003年，該計畫完成了世界首台飛行重量的碳氫燃料超燃衝壓發動機的地面試驗。地面驗證發動機（GDE-1）進行了M4.5和M6.5的試驗。下一步將發展採用完全一體化燃油系統的GDE-2驗證機。2004年將開始GDE-2的首次全尺寸試驗。2007年夏天，一種利用GDE-2改型的發動機將開始M數6~7的自由飛行試驗，超燃發動機的工作時間為5~10分鐘。如果成功，接下來將在6~9個月後再進行兩次飛行試驗。該計畫將於2010年結束，2010~2015年，高超聲速空對地巡航飛彈初步具備作戰能力。
X-43 試驗型飛機美國海軍的超燃衝壓發動機研究始於60年代初，目標是艦載飛彈用發動機。最初設計的超燃衝壓發動機採用分模組式進氣道、軸對稱燃燒室，尾噴管設計考慮了實際氣體和粘性的影響。70年代，海軍認為該方案所用燃料太活潑、有毒，不適於艦載飛彈，改為使用碳氫燃料的雙燃燒室衝壓發動機方案。1997年5月，海軍提出了高超聲速攻擊飛彈計畫。採用M數8的超燃衝壓發動機，射程1000km。海軍的超燃衝壓發動機一直由約翰霍普金斯大學的套用物理實驗室研製，為雙燃燒室衝壓發動機，2000年設計和製造了一個全尺寸直連式燃燒室試驗件。目前正在進行全尺寸燃燒室的試驗。
2001年，美國DARPA和海軍開始了為期4年的“高超聲速飛行驗證計畫（HyFly）”，目標是發展最高巡航M數6、射程1110km、採用普通碳氫燃料的巡航飛彈用超燃衝壓發動機。目前正在進行不同飛行狀態（M數6.5、3.5和4）的地面試驗。2003年，作為該計畫的主要子承包商，航空噴氣公司在NASA蘭利研究中心和空軍阿諾德工程發展中心（AEDC）進行了多種速度（M數3.5、4.1和6.5）和重要狀態的自由射流超燃衝壓發動機的試驗。試驗模擬了不同的飛行條件，包括不同的飛行高度和不同的燃油噴射器結構，取得了巨大成功。今後，該公司將對實際飛行重量的發動機製造方法繼續進行研究和評估。在自由射流發動機試驗結束後，將進行飛行重量的發動機的地面試驗。2004年將對最終設計進行驗證並開始飛行試驗，該計畫將於2005年結束。
法國
法國自20世紀60年代以來一直未間斷過高超聲速技術的研究。1992年，法國政府開始了為期6年的國家高超聲速研究與技術計畫（PREPHA），目的是通過地面試驗，驗證M數4~8的超燃衝壓發動機的性能，該發動機的發展目標是單級入軌的太空梭。"小羚羊"（Chamois）超燃衝壓發動機在相當於M數6的速度下進行了多次試驗。
1999年，法國武器採購局決定延長PREPHA的研究工作，設立了為期5年的普羅米希（Promethee）研究計畫，目的是探討M數1.8~8的烴燃料變幾何亞燃/超燃雙模態衝壓發動機作為一種空射型飛彈的動力的可行性，計畫總投資6200萬美元。目前，M數7.5的超燃衝壓發動機試驗獲得成功，發動機運行了10s。在超燃衝壓發動機技術的發展中，法國與俄羅斯、德國開展了合作。
其他國家
超燃衝壓發動機澳大利亞昆士蘭大學從1999年領導了一項國際合作的氫燃料超燃衝壓發動機飛行試驗計畫--HyShot計畫。2002年7月，HyShot計畫的飛行試驗成功實現了超聲速燃燒，試驗M數達到7.6。
美國、澳大利亞、德國、韓國、英國和日本參與了該計畫。
日本從1984年開始研究超燃衝壓發動機技術，已建成可模擬飛行高度35km、飛行速度M數8的高超聲速自由射流試驗台，進行了大量高M數的模擬試驗。目前，日本制定了以超燃衝壓發動機為動力的單級入軌空天飛機（SSO）計畫，這是一種有人駕駛的可像普通飛機一樣起飛和著陸的可載客10人的民用飛機，計畫到2005年結束。
此外，德國和印度也在超燃衝壓發動機技術方面進行了大量的基礎性研究。印度國防部正在實施的先進吸氣式跨大氣層飛行器（AVATAR）計畫，該計畫將採用渦扇/超燃衝壓發動機組合動力。
發展趨勢
由於超燃衝壓發動機的巨大的軍事及經濟套用前景，早在六十年代，美國就開展了與此有關的大規模的研究工作，並逐步完成了發動機樣機的建造，驗證超燃設計方法的可行性，並且根據實驗結果提出了發動機與機身一體化的設計概念，得到了廣泛的認可。到八十年代，其中一個重要的研究成果就是所謂的雙模態發動機（Dual-mode scramjet），它是一種適用於中等飛行馬赫數（4~8）的，既可以進行亞音速燃燒又可以進行超音速燃燒的衝壓發動機，拓寬了超燃衝壓發動機的套用下限。它是一種環形進氣道結構，包括亞音速和超音速兩個進氣道，在不同的飛行馬赫數和燃料當量比情況下，發動機自動實現亞燃和超燃的模態轉化。
超燃衝壓發動機以莫斯科中央航空發動機研究院為首，俄羅斯也進行了大量的超燃發動機的研究工作，到目前為止，已進行了5次飛行試驗，其中4次獲得成功。其他國家也都積極的開展了有關超燃發動機的研究。國內在這一領域的研究已經起步，進行了一些基礎性的實驗和數值模擬研究，並且準備開展超燃衝壓發動機的初步設計工作。借鑑國外的研究經驗，中國先進行低馬赫數下，採用普通航空煤油的超燃衝壓發動機研究，技術難度相對較小，且具有很好的可行性和很強的實用性，有望在不遠的將來研製成功中國的高超音速巡航彈用超燃衝壓發動機，服務於我軍的國防現代化。
從中國國情看，中國已實現載人航天飛行，建立太空空間站和登月計畫正有條不紊地實施，光學、雷達偵察衛星技術有相當發展，北斗衛星定位導航系統已投入使用，目前正和歐盟聯合開發伽利略全球衛星定位導航系統，而且在上個世紀九十年代中國就研製出C101、C301以衝壓噴氣發動機為動力的超音速反艦巡航飛彈；中國的科技實力在世界上也稱得上科技大國了，中國研發超燃衝壓發動機還是具備一定人才、技術條件和技術儲備的。
太空梭的極速夢想，有一天將以低於當今火箭的費用，把人員和貨物送入太空。而這個夢想將建立在超聲速燃燒衝壓發動機的成功之上。
為了讓超燃衝壓發動機達到高超聲速飛行，世界上許多研究小組正在努力克服巨大的技術挑戰。本文的討論將集中在美國空軍和普惠公司(Pratt & Whitney）的高超聲速技術（HyTech）超燃衝壓發動機計畫上，這是我最熟悉的計畫之一。
另外，還有大量研發工作在美國海軍、美國國家航空航天局（NASA）、美國國防部高級研究項目局（DARPA），以及澳大利亞、英國、日本等地展開。國內目前這方面研究重點單位主要有哈爾濱工業大學，北京航空航天大學，西北工業大學、國防科技大學等，並且為中國培養了一大批這方面的基礎人才，相信不久的將來隨著技術的成熟，超燃衝壓發動機將會有更廣闊的套用。
