1.2 高超声速飞行器研究概况
高超声速飞行器技术是21世纪航空航天技术的制高点，也是重要的军民两用技术，它的发展不但对航空航天领域有重大意义，也对整个科学技术的进步产生重大影响。高超声速技术的发展将导致高超声速巡航导弹、高超声速飞机和空天飞机等一系列新型飞行器的出现，成为人类继发明飞机、突破音障、进入太空之后又一个划时代的里程碑[2]。
1.2.1 国外研究概况
在众多国家中，美国在高超声速飞行器技术方面研究起步很早，已经超过50年。近年来，美国加快了研究步伐，希望能尽早形成战斗力。2001年，美国重申了发展高超声速飞行器的战略目标：近期重点发展高超声速巡航导弹，中期集中发展全球到达的高超声速飞机，远期发展廉价、快速、可重复使用的航天飞行器。为了实现其战略目标，美国在高超声速飞行器方面实施了一系列计划，主要包括[3]：
1.HyFly计划
该计划主要发展可在3.3Ma～6Ma之间运行的轴对称高超声速导弹。2005年首次实现了超燃冲压发动机试验；2007年验证弹进行了首次飞行试验，由于技术故障，速度值未能达到期望值；2008年验证弹再次进行飞行试验，同样由于技术原因，最后坠入太平洋[4]；最新的试验安排在2010年，是验证弹进行的第五次演示试验，由于软件故障，验证弹最终还是落入太平洋。
2.X-43A计划
该计划主要发展一体化、小型、氢燃料超燃冲压发动机的高超声速飞行器。经历2001年的飞行试验失败后，在2004年成功地进行了两次试验。X-43A成功试飞，证明美国已全面掌握了吸气式高超声速飞行器飞行试验的各项关键技术，为以后的高超声速飞行器的发展积累了大量的工程经验。
3.X-51计划
主要发展可在4.5Ma～7Ma之间运行的碳氢燃料主动冷却超燃冲压发动机技术、气动/推进一体化的乘波体气动布局技术、可承受600s以上高超声速飞行的热防护技术。在2001年5月，验证弹成功地进行了试验。X-51A成功首飞，意味着超燃冲压发动机能提供一种全新的全球打击动力，是继X-43A飞行12s后，在人类航天史上又一个里程碑。
4.HTV-2计划
该计划主要用来验证全球快速打击飞行器的各项关键技术，目的是让美军拥有在1h内攻击全球任意地点的能力。2010年4月，由火箭将HTV-2飞行器成功送入预定高度，但由于故障原因，未能达到预期试验目的。最新的试验安排在2011年8月，同样遭遇了失败的命运。
5.CSM计划
该计划主要发展高超声速助推滑翔导弹技术、大气层内高超声速滑翔飞行精确制导和导引技术、高超声速热防护技术和常规战斗部技术等。在近期的试验中，CSM试验已取得了成功。
此外，美国还有Arclight计划、X-37B计划、NHFRP计划等。除了美国之外，其他国家也在积极发展高超声速飞行器技术[4]。
俄罗斯作为苏联科技与军事实力的继承者，在高超声速飞行器技术领域一直处于世界领先地位。俄罗斯对超燃冲压发动机的研究可以分为两个阶段。1957～1972年为第一阶段，重点探索超燃冲压发动机从原理上是否可能的问题；第二阶段是1972～1996年，研究超燃冲压发动机工作过程中的技术问题。俄罗斯在超声速巡航飞行器方面占有绝对优势，巡航飞行器从亚声速、超声速向高超声速发展，具有循序渐进和系列化特点。成熟的冲压发动机技术对高超声速技术的研究，尤其是为超燃冲压发动机的开发奠定了基础，提供了宝贵经验。在超燃冲压发动机的飞行试验研究方面，首次实现了超声速燃烧，已进入高超声速技术飞行验证阶段。
法国是高超声速飞行技术研究比较先进的国家，制定了许多计划。1992年，在国防部等单位领导下，制定了国家高超声速研究与技术（PREPHA）计划。PREPHA历时6年，研制了Chamois超燃冲压发动机，并在6Ma下进行了反复试验。此外，法国还实行了高超声速应用研究组合吸气式发动机计划、先进高超声速发动机研究计划和马特拉高超声速隐身导弹计划等一系列计划。
德国正重点发展高超声速导弹，影响较大的高超声速项目是EADS/德国导弹系统公司、Diehi/博登湖仪器技术公司等联合进行的高超声速导弹计划（HFK），2002年初德国进行了一次低空飞行试验，导弹速度达到了6.5Ma以上。2003年该计划进行了第二阶段飞行试验，速度达到了7Ma以上。
日本在高超声速领域的研究工作起步早、投资大。日本的航天器/航天飞机的复合材料、系统构造、热防护以及制导控制等技术都通过试验得到了验证，特别是超燃冲压发动机的研究取得了很大的进展。2006年，日本制定了高超声速吸气式飞行器技术发展路线图，提出发展马赫数大于5的高超声速巡航飞行器和空间进入二级入轨（TSTO）技术的双用途计划。具体目标是：在20年内对马赫数等于5的高超声速飞行器技术进行飞行试验，并期望在2020～2030年研制出高超声速运输机。
1998年，印度国防部启动了名为AVATAR的小型可重复使用空天飞机计划，AVATAR空天飞机采用涡轮冲压/超燃冲压/火箭组合循环发动机，当它不携带火箭发动机时可作为一种高超声速飞机，用于对地攻击或侦查，然后返回基地。印度也在积极研究高超声速巡航导弹，目前印度正在研制一种效费比高的可重复使用的高超声速巡航导弹系统，其飞行高度为30～40km，巡航速度为7Ma。此外，印度有多个实验室正在发展超燃冲压发动机技术，目前已取得了很大进展。
澳大利亚正在积极推进多个高超声速国际合作项目，影响较大的有Hyshot计划、HyCAUSE计划和HIFiRE计划。其中，HIFiRE计划是美澳在高超声速领域最大的合作项目，主要研究高超声速技术及其在空间发射飞行器上的应用，于2009年成功完成首次试飞，2010年3月又成功进行了第二次飞行试验。
1.2.2 国内研究概况
国内的高超声速飞行器技术研究起步较晚，在2000年以前主要集中在基础层面。关于超燃冲压发动机、热防护、气动布局、飞行控制、一体化设计等方面均有广泛深入的基础研究[5]。2002年，国家自然基金委员会专门设立“空天飞行器的若干重大基础问题”重大研究计划，围绕空天飞行器研究中的重要科学问题，通过多学科交叉研究，为空天飞行器的发展奠定技术创新基础。2007年，国家自然基金委员会又设立“近空间飞行器的关键基础科学问题”重大研究计划，旨在研究高超声速飞行器远程机动飞行器的关键基础科学问题，为国家相关技术的形成与发展提供理论与方法的基础源泉，在技术方法创新上有所突破，提升在相关领域的自主创新能力，支撑相关技术的跨越式发展。2012年，中国首次实现了轴对称式高超声速飞行器成功试飞，飞行高度超过20km，飞行速度大于5Ma，初步验证了吸气式超燃冲压发动机及飞行器的制导与控制技术。高超声速飞行器是中国高技术研究发展计划的重要内容之一，近年来在地面试验设备、超燃冲压发动机技术和飞行控制技术等方面取得了重要的进展，大量研究和试验结果说明，中国的高超声速飞行器技术与世界水平接近，甚至于同步发展。