摘要：2025年2月，美国阿拉巴马州国防工程企业Cummings Aerospace与加州商业航天科技初创公司ATRX达成战略合作，共同开发一款最高速度达5倍音速的高超音速无人机系统（UAS）。该无人机基于Cummings的Hellhound亚音速无人机平台，集成ATRX革命性的空气涡轮火箭（ATR）推进系统，旨在为美军及其盟友提供低成本、高生存性的侦察/打击平台，并为下一代水平起降空天飞行提供技术验证关键路径。
ATRX公司
加州商业航天科技初创公司，CEO曾在美国空军、洛克希德马丁臭鼬工厂、维珍银河等公司担任高级职务，专注于革命性推进系统研发。其核心产品空气涡轮火箭（ATR）发动机结合涡轮、冲压和火箭等模态，目标是为高超音速飞行器和未来太空飞机提供动力。ATRX已获硅谷风投和美军方资助，技术被认为可能颠覆传统卫星发射市场，目标将发射成本降至目前平均成本的1/10以下。ATRX的“X”被视为致敬SpaceX，希望打造一种水平起降、跨域飞行的太空飞机的发动机。
ATRX联合创始人Felix Bustos III和John Bergmans于2014年在维珍银河公司开发LauncherOne运载火箭和SpaceShipTwo太空船期间相识，并很快发现彼此对太空探索与创业精神志趣相投。在Mojave共事后，两人分别投身其他创新事业——Felix参与创立了一家科技初创公司，John则专注于空气涡轮火箭（ATR）的测试工作。多年来他们保持密切联系，近期共同创立ATRX公司，致力于研发满足市场对低成本、快速响应航天发射需求日益增长的太空飞机。值得庆幸的是，两位全球顶尖ATR技术专家John Bossard博士和Kirk Christensen博士已加入团队。此外，团队还迎来了Kristin Hildebrand——维珍银河未来宇航员、前耐克全球创意概念总监，她的加盟令整个团队倍感振奋。
Felix Bustos：联合创始人兼董事长 / CEO
· 15年以上航空航天领导经验
· 维珍银河公司、航天公司、美国空军、洛克希德·马丁臭鼬工厂
· 国防创新单元（DIU）太空小企业、美国海岸警卫队预备役军人
· HelenHealth，联合创始人兼执行董事长
John Bergmans：联合创始人兼总裁
· 25年以上技术开发经验
· 维珍银河公司、维珍轨道公司、航天公司
· 涡喷火箭开发者和测试台数据系统专家
· 独特的推进经验，包括固体推进剂的控制系统冲压发动机
任务模式
太空飞机运行模式：ATRX太空飞机将从跑道起飞进入太空，随后再次在跑道上着陆。由于其对地面基础设施的需求较为简单且可实现完全重复使用，这种飞行器预计将显著降低进入太空的成本，所需准备时间也远短于现有发射系统，其操作模式与常规飞机非常相似。ATRX计划开发两种类型的太空飞机：首先是用于小型卫星发射等任务的无人驾驶太空飞机，其次是用于支持人类太空活动的载人太空飞机。下图展示的是执行小型卫星发射任务时太空飞机的运行流程，载人版太空飞机的运行方式与此类似。
1.有效载荷装载：小型卫星发射任务始于将卫星集成到无人驾驶航天飞机有效载荷舱。
2. 滑行到跑道：在完成有效载荷集成和推进剂装载后，航天器滑行或被拖至跑道。
3. ATR动力起飞：太空飞机使用空气涡轮火箭发动机加速并起飞，这种高推力的“空气呼吸”发动机安装在机身下方的舱内。
4. ATR动力加速到马赫5：太空飞机使用空气涡轮火箭推进加速到接近马赫5的速度，位于临近空间。此时，ATR发动机关闭，因为飞行器的速度和高度接近该发动机的工作极限。
5. 火箭动力接续加速：传统火箭发动机启动，并通过空间的真空将飞行器加速到约17400英里每小时（7.78千米每秒）的轨道速度。
6. 有效载荷部署：一旦进入轨道，航天飞机的有效载荷舱门打开，小卫星被部署到太空中。
7. 再入与跑道着陆：随后，航天器执行脱轨燃烧以减速，并重新进入大气层的高空。然后，它利用机翼在大气层中减速，并降落在跑道上。在几小时内，航天飞机推进剂油箱可以被重新加注，装载额外的卫星并执行另一项太空任务。
空气涡轮火箭发动机
空气涡轮火箭发动机（Air Turbo Rocket，简称ATR）是一种结合了涡轮喷气发动机和火箭发动机原理的推进系统，能够实现从起飞到高超音速（5马赫）的全程高效运行。该发动机在静止状态至5马赫的工作范围内具有两大显著性能优势：（1）高燃料经济性（高比冲），ATR的推进剂消耗率约为同等推力火箭发动机的25%。（2）高推重比，ATR的推力可达同尺寸加力燃烧涡轮喷气发动机的约2倍。通过在高超音速加速阶段同时实现高燃料效率和强推力，ATR使得空天飞机能够无需多级分离即可达到轨道速度、集成机翼、起落架等航空器特征、大幅降低运营复杂度。基于这些优势，ATRX太空飞机的预计运营成本将显著低于依赖多级火箭推进的传统入轨系统。
拓展阅读：ATR发动机是一种组合循环推进系统，融合了涡轮发动机与火箭发动机的技术特点，可在亚音速至高超音速范围内高效工作。其核心设计目标是通过多模态协同解决传统发动机在宽速域飞行中的效率瓶颈。其主要由燃气发生器、涡轮机(包括压气机、涡轮、轴系)、燃烧室、尾喷管以及燃油附件系统等组成。ATR发动机的具有三大领先优势。其一，推重比显著超越传统涡轮发动机，轻松实现飞行器水平起降与高速爬升；其二，速度覆盖范围广，最高可达4-5马赫，可与冲压发动机组合实现速域的无缝连接；其三，以液体燃气发生器为核心组件，依靠大变比燃气发生器，实现最大10：1的燃气流量调节，可实现发动机宽范围变工况工作能力，并具有较强适应性和可控性。
商业活动 2025年2月，美国阿拉巴马州国防工程企业Cummings Aerospace与加州航天科技新锐ATRX公司达成战略合作，宣布共同开发一款最高速度达5倍音速的无人机系统（UAS）。该无人机将以Cummings为美国陆军开发的Hellhound亚音速无人机为基础，集成ATRX革命性的空气涡轮火箭（ATR）推进系统，旨在为美军及其盟友提供低成本、高生存性的高超音速侦察/打击平台，同时为未来可重复使用太空飞机技术铺路。
Cummings Aerospace公司：成立于2009年，总部位于美国阿拉巴马州亨茨维尔市，是一家专注于国防与航空航天工程的企业。该公司以模块化无人机设计和3D打印制造技术闻名，其产品Hellhound系列无人机被美国陆军采用，主打快速部署、低成本和高灵活性，可在5分钟内更换侦察或电子战模块。近年来，Cummings通过军方合同和与大学产学研合作，成为美国高超音速技术领域的重要参与者。
Cummings Aerospace公司之前开发的Hellhound无人机
未来前景
ATR发动机融合涡轮发动机和火箭技术，覆盖0-5马赫速域，推重比显著高于传统引擎，支持短距起降与高空持续推力。ATR发动机的跨速域能力不仅是本次合作的技术核心，更是解锁高超音速实用化与太空商业化的“钥匙”——若成功验证，它将颠覆现有无人机作战模式，同时为下一代水平起降空天飞行扫清动力障碍。长远看，这项技术可能催生“地球一小时交通圈”和卫星按需发射的万亿级市场，而此次合作正是点燃这场空天革命的第一个火种。
撰文：刘金鑫@XJTU
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