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當氣體加速至音速時，所產生的震波使得空氣動力特性產生變化，故音速一直是航空科技的一大門檻，自行製造超音速飛具的能力更是國力的象徵。然而，自從2004年11月，美國X-43A無人飛機創下9.8倍音速（12144 km/h）的吸氣式引擎最快飛行紀錄之後，「超音速」（supersonic）恐怕已經是過去的名詞了，飛行競賽從此進入了「極音速」（hypersonic）時代。極音速有多快？極音速飛機X-43A 從高雄到台北只需要兩分鐘，而極音速飛彈將可以在一小時內攻擊地球上任一角落！由超音速進步到極音速，其中的關鍵即在於超燃衝壓引擎（超音速燃燒衝壓引擎；supersonic combustion ramjet ，簡稱scramjet）。

過去雖然也有超音速渦輪噴射引擎（supersonicturbojet engine），但是氣體在燃燒室中必須降為次音速，再由出口噴嘴加速成超音速。渦輪噴射引擎入口為超音速氣體，在降為次音速氣體的過程中，因為動能減少而使得內能增加，氣體變為高溫高壓，入口氣體與燃燒室氣體速度差距越大，燃燒室氣體的溫度就越高，燃料在點燃之前就已經被高溫解離了，高溫氣體亦會傷害燃燒室材料，這就是為什麼渦輪噴射引擎最快只能到3 馬赫的原因。

相同地，傳統的衝壓引擎（ramjet）在超音速飛行時，也是以次音速氣體燃燒，但是由於衝壓引擎的內外速度差相對渦輪噴射引擎來說較小，故衝壓引擎可以達到馬赫數5左右。那麼要解決這個問題，不要讓氣體釋放高熱不就好了嗎？只要能維持氣體進入燃燒室的速度，氣體就不會被加溫，因此科學家開始研究超音速燃燒的衝壓引擎，氣體於scramjet的燃燒室內依然為超音速，少了高溫這個棘手的問題，根據蘇聯第一科學研
究院最初的估計， scramjet 可達到20馬赫數以上的極音速飛行。

圖一：X-43A 無人飛機。

圖二：位於成大航太系館，由美國普惠公司所捐贈之渦輪扇噴射引擎。（作者提供）

Scramjet 的誕生

科技常常是因應國防而生，對極音速飛行最有興趣的國家當屬蘇聯，因為他們需要造出更快的飛彈。最早開始研究scramjet的科學家是俄國人切克丁寇夫（ E . S . Shchetinkov），切克丁寇夫是蘇聯第一科學研究院的衝壓引擎專家，在第二次世界大戰後開始探討超音速燃燒的可行性，並在1950 年代召集一批年輕的科學家鑽研燃燒學，在此同時，蘇聯在衝壓引擎的研究也獲得了空前的成功。西元1957 年，切克丁寇夫發表了關於scramjet的理論分析，在他的號召之下，有志之士紛紛投入scramjet的研究，在1950 年後期到1960 年初期蓬勃發展。方達佑克（S.M.Bondaryuk）帶領的團隊探討不同燃料於超音速燃燒場的效率，只可惜這樣的光景只持續了7~8 年。