早在去年初，日本宇航研究开发机构（JAXA）成功进行了高速涡轮发动机（S-发动机）在马赫数4条件下的地面试验。该发动机是一台带有预冷却器的高速涡轮喷气发动机小尺寸验证机，目标应用对象是JAXA正在发展的一型100座级高超声速客机，其巡航速度达马赫数5，设想在东京与洛杉矶之间运营。本次试验是JAXA预冷却高速涡轮发动机研发计划的一项测试内容，试验的成功表明日本高速涡轮发动机技术研究计划进展顺利。从长远来看，高速涡轮发动机技术将对未来军、民用高超声速运输、侦察/打击和天地往返飞行器的发展带来深远影响，而预冷却技术无疑是高速涡轮发动机研究的重要技术途径。日本预冷却高速涡轮发动机的发展值得我们关注。
项目背景和研发进展
高速涡轮发动机是指以涡轮发动机为基础，采用先进技术手段将发动机使用包线扩展到马赫数3～5。日本从20世纪80年代就开始高速涡轮发动机技术研究，并同时进行了两种技术途径的探索：一种是串联式涡轮冲压组合动力的变循环高速涡轮发动机方案，由于技术难度太大，2003年日本放弃了该方案；另一种是采用预冷却技术的高速涡轮喷气发动机方案。
日本预冷却方案通过“吸气式涡轮冲压膨胀循环发动机”（ATREX）项目开展研究。该项目于1986年启动，发动机设计工作包线是马赫数0～6，高度0～35千米。1996年制造出了ATREX-500验证机，开展了海平面静态点火试验和部件试验。2004年，JAXA在前期研究基础上，梳理出了预冷却高速涡轮发动机发展路线图，将后续研究工作的重点转为开展S-发动机的飞行试验验证。该路线图设定的主要发展里程碑如表1所示。
从路线图看，JAXA今后的工作重点是评估和验证S-发动机在马赫数5飞行条件下的性能，之后逐步开展飞行试验。用于试验的“高超声速技术试验飞行器”（HYTEX）正在研制中，将通过固体火箭推进器加速到马赫数5，以提供S-发动机的试验验证环境。飞行试验将主要验证S-发动机的部件性能，包括高马赫数飞行时高温条件下的预冷却器、低压条件下的核心机和苛刻条件下的燃料供给系统等性能碑。在飞行试验中，将采用安全介质（如液氦、液氮或其它安全介质）取代液氢作为冷却剂，使S-发动机更适合工程应用。
