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前言：印度正在开发一种本土的的高超声速巡航导弹，“高超声速技术验证飞行器”(HSTDV)作为该计划的一部分，在2020年9月成功测试，标志着印度的吸气式高超声速技术迈出了重要一步。未来，印度计划将高超声速发动机技术用于低成本发射卫星和发展高超声速巡航导弹。
“高超声速技术验证飞行器”(HSTDV)是由印度国防研究与发展组织(DRDO)下属的国防研究与发展实验室(DRDL)开发的用于高超声速飞行试验的超燃冲压发动机技术验证机，也是印度高超声速巡航导弹开发计划的一部分。HSTDV计划的目标是开发地面和飞行测试硬件，最终在32.5km的高度实现6Ma的飞行速度。2000年，DRDO启动了HSTDV的相关工作。2003年，DRDO开始了HSTDV的可行性研究。2004年，DRDO完成了HSTDV的初步设计工作。2007年2月,在印度航空航天展览会上首次展出了HSTDV模型。2016年，DRDO宣布将在年底进行测试，但是计划被推迟了。2019年6月12日，DRDL在阿卜杜勒·卡拉姆岛基地的综合试验靶场4号发射台进行了HSTDV的首次飞行试验。按照原计划，HSTDV搭载在“烈火-1”固体火箭助推器上，在飞行至30～40km高空后与助推器分离，并启动超燃冲压发动机，以6Ma的速度飞行。DRDO在试验后发表声明称，这次试验成功验证了超燃冲压发动机的关键技术，并取得了关键的试验数据。不过之后的媒体报道显示“烈火-1”固体火箭助推器并没有将HSTDV送到预期的高度，测试未完整进行。2020年9月7日，DRDO再次开展了HSTDV的飞行试验，成功展示了高超声速超燃冲压发动机技术。HSTDV搭载在固体火箭助推器上，在上升到30km的高度时，整流罩分离，随后HSTDV分离，超燃冲压发动机成功点火。在持续高超声速燃烧20s后，HSTDV达到6Ma的速度。在试验中，多个跟踪雷达、光电系统和遥测站监测了飞行器的相关参数。这次试飞成功验证了用于高超声速机动的气动构型、超燃冲压发动机的点火和高超声速流动下的持续燃烧、高超声速分离机制以及高温材料的热结构特性等关键技术，也展示了印度超燃冲压发动机燃油喷注和自动点火等技术的成熟。
HSTDV的结构如下所示，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。进气道横截面形状为矩形。机体下表面、机翼和尾翼由钛合金制成,而机体上表面由铝合金复合材料制成。
2003年9月，DRDO进行了HSTDV的可行性研究，研究发现超燃冲压发动机的燃烧室温度范围在2227～2527℃。因此，DRDO确定了两种耐高温材料，即C-263镍基合金和C-103铌基合金。在最初的开发过程中，DRDO计划将C-103材料用在燃烧室内层结构，将C-263材料用在外层结构，然而在采用了TIG焊、电子束焊、扩散键合等方法后均不能成功焊接两种材料。在中期开发过程中，DRDO减小了HSTDV的设计宽度。基于这种设计，之后的超燃冲压发动机燃烧室使用C-263合金制造。2005年，DRDO在印度科学研究所(IISc)的超声速激波风洞HST4中测试了全尺寸超燃冲压发动机燃烧室(如下图所示)的气动特性。其中矩形截面的入口尺寸为100mm×230mm，出口尺寸为250mm×230mm。
DRDO在HST4激波风洞中对HSTDV的缩尺模型的进气道(如下图所示)进行了试验研究。
“高超声速技术验证飞行器”(HSTDV)的发展离不开地面试验设施，尤其是高超声速风洞。印度建造了包括高超声速风洞和激波风洞在内的许多大型试验设备。1973年，印度建成了第一个高超音速激波风洞(HST)。根据美国国会研究服务中心(CRS)2021年更新的《高超声速武器：背景和国会议题》报告显示，印度运营着大约12个高超音速风洞，能够测试高达13Ma的速度。
印度科学研究所(IISc)航空航天工程系的高焓空气动力实验室是印度的高超声速试验中心，该实验室在2010年更名为高超声速和冲击波研究实验室(LHSR)。该实验室现有5台高超声速测试设施，包括一系列的常规高超声速激波风洞，如HST1激波风洞(50mm内径激波管+300mm直径试验段)，HST2激波风洞(50mm内径激波管+300mm直径试验段)，HST4激波风洞(165mm内径激波管+1m直径试验段)，高超声速自由活塞激波风洞HST3(165mm内径压缩管+50mm内径激波管+20kg活塞+300mm自由射流管)，以及燃烧驱动激波风洞HST5(105mm内径激波管)。
2020年12月，DRDO启动了印度最先进的高超声速风洞(HWT)试验设施，这是一个采用压力真空驱动的封闭式自由射流试验台，喷嘴出口直径1m，可模拟5～12Ma的高超声速气流。印度开展HSTDV项目已经近20年，在超燃冲压发动机技术上已经取得了很大的进步，验证了超燃冲压发动机的气动构型、点火和高超声速流动下的持续燃烧、高超声速分离以及高温材料的热结构特性等关键技术，有力推动了印度高超声速技术的发展。除了HSTDV项目，印度还在与俄罗斯合作开发飞行速度7Ma的高超声速巡航导弹“布拉莫斯-2”，目前计划在2028年之前实现初步作战能力。[1]Hypersonic Weapons:Background and Issues for Congress.[2]A Review on Hypersonic Propulsion Technology: From History to Present Scenario with a Brief Overview of Hypersonic Propulsion Programs in India.[3]DRDO conducts maiden test of hypersonic technology demonstrator.[4]Hypersonic Flight and Ground Testing Activities in India.[5]Hypersonic Technology Demonstration Vehicle(HSTDV).[6]Hypersonic and directed-energy weapons:Who has them, and who’s winning the race in the Asia-Pacific?[7]All you need to know about DRDO’s successful flight test of Hypersonic Technology Demonstrator Vehicle(HSTDV).[8]Rajnath Singh inaugurates India\\\\\'s first hypersonic wind tunnel test facility.[9]郑义,韩洪涛,王璐.2020年国外高超声速技术发展回顾[J].战术导弹技术,2021(01):38-43+106.DOI:10.16358/j.issn.1009-1300.2021.1.503.[10]文苏丽,何煦虹,叶蕾.印度高超声速技术验证器HSTDV[J].飞航导弹,2010(05):75-76.DOI:10.16338/j.issn.1009-1319.2010.05.005.－ The End －
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