2013年國外高超聲速技術(shù)發(fā)展回顧

韓洪濤+王友利

2013年，國外高超聲速技術(shù)保持快速發(fā)展態(tài)勢。美國成功地進(jìn)行了X-51A的第4次飛行試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)的重大突破；洛馬公司提出新型高超聲速飛機(jī)SR-72的研制計(jì)劃，國防高級研究項(xiàng)目局 （DARPA）發(fā)布“試驗(yàn)性空天飛 機(jī) ”（XS-1）招標(biāo)公告，繼續(xù)拓展高超聲速飛行器的未來應(yīng)用。俄羅斯、歐洲積極致力于高超聲速關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)和演示驗(yàn)證，并取得重要進(jìn)展；澳大利亞等國繼續(xù)開展基礎(chǔ)技術(shù)研究儲備技術(shù)能力。下表總結(jié)了2013年國外高超聲速技術(shù)典型計(jì)劃的研究進(jìn)展。

一、美國

美國繼續(xù)圍繞“常規(guī)快速全球打擊”（CPGS）和“作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間”（ORS）戰(zhàn)略，積極開展高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速滑翔飛行器和天地往返飛行器的技術(shù)研究，力圖構(gòu)建完善的高超聲速裝備型譜。

1.美國防部調(diào)整高超聲速滑翔項(xiàng)目預(yù)算

4月，美國國防部發(fā)布2014財(cái)年國防預(yù)算提案，其中HTV-2項(xiàng)目僅獲得200萬美元的經(jīng)費(fèi)，AHW項(xiàng)目獲得5500萬美元，IH項(xiàng)目獲得4500萬美元。從預(yù)算文件來看，美國助推滑翔裝備近期的發(fā)展重點(diǎn)為中程武器方案驗(yàn)證和遠(yuǎn)程飛行器的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。 HTV-2項(xiàng)目的重點(diǎn)從武器化驗(yàn)證調(diào)整為風(fēng)險(xiǎn)降低和技術(shù)成熟，其技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)將轉(zhuǎn)到IH項(xiàng)目中。而IH項(xiàng)目獲得充足的經(jīng)費(fèi)支持，將全面開展高超聲速滑翔領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。另據(jù)美國《航空周刊》2013年7月報(bào)道，原計(jì)劃在IH項(xiàng)目下開展的HTV-2第3次飛行試驗(yàn)可能被取消，原因可能是存在較高的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)；除IH項(xiàng)目之外，美國國防高級研究項(xiàng)目局未來還可能研發(fā)一種射程在1100千米左右的戰(zhàn)術(shù)型高超聲速滑翔導(dǎo)彈。

根據(jù)預(yù)算文件，美國國會批準(zhǔn)國防部對AHW的預(yù)算，支持陸軍繼續(xù)規(guī)劃并開展射程更遠(yuǎn)的第2次飛行試驗(yàn)，并考慮在此基礎(chǔ)上發(fā)展一種潛射型AHW。隨后，美海軍在7月表示計(jì)劃開展基于AHW的潛射滑翔導(dǎo)彈的陸基飛行試驗(yàn)。試驗(yàn)預(yù)計(jì)在2016財(cái)年下半年進(jìn)行。

2.美空軍X-51A驗(yàn)證機(jī)第4次飛行試驗(yàn)成功

5月1日，X-51A驗(yàn)證機(jī)在最后一次飛行試驗(yàn)中取得成功。試驗(yàn)中，驗(yàn)證機(jī)由B-52H戰(zhàn)略轟炸機(jī)攜帶從愛德華茲空軍基地起飛。在15.2千米的高度，驗(yàn)證機(jī)被投放，隨后固體火箭助推器點(diǎn)火，經(jīng)過大約26秒的助推將驗(yàn)證機(jī)加速至馬赫數(shù)4.8。在與助推器分離后，巡航級的超燃沖壓發(fā)動機(jī)開始點(diǎn)火工作，將飛行器加速至馬赫數(shù)5.1，飛行高度為18.3千米。在經(jīng)過240秒的有動力飛行后，超燃沖壓發(fā)動機(jī)關(guān)機(jī)。整個(gè)試驗(yàn)過程共采集到370秒的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。X-51A是美國重點(diǎn)開展的高超聲速巡航導(dǎo)彈技術(shù)驗(yàn)證計(jì)劃，也是美國未來遠(yuǎn)程常規(guī)精確打擊體系下的重要方案之一。在前3次飛行試驗(yàn)中，X-51A取得1次部分成功，2次失敗，驗(yàn)證機(jī)分別出現(xiàn)密封故障、進(jìn)氣道不啟動和巡航級控制舵意外解鎖等問題。此次試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著美國向發(fā)展實(shí)用型高超聲速巡航導(dǎo)彈邁出了重要一步。最后一次飛行試驗(yàn)的順利完成，也為自2004年開始的X-51A驗(yàn)證項(xiàng)目劃上了一個(gè)句號。美國為該項(xiàng)目累計(jì)投入3億美元經(jīng)費(fèi)，成功驗(yàn)證吸氣式高速超燃沖壓發(fā)動機(jī)推進(jìn)的飛行可行性。

3.洛馬公司公布SR-72高超聲速飛機(jī)研制計(jì)劃

11月1日，美國洛馬公司向媒體透露，該公司的臭鼬工廠正在研制速度可達(dá)馬赫數(shù)6的SR-72高超聲速飛機(jī)。該飛機(jī)是SR-71“黑鳥”戰(zhàn)略偵察機(jī)的后繼型，可在1小時(shí)內(nèi)抵達(dá)全球任意空域，執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視、偵察和打擊任務(wù)。SR-72是一種雙發(fā)、無人飛機(jī)，長度超過30.5米，尺寸和射程都與SR-71相似；設(shè)計(jì)巡航速度為馬赫數(shù)6，大約是SR-71的兩倍，并可能增加打擊目標(biāo)的能力。推進(jìn)系統(tǒng)采用TBCC組合發(fā)動機(jī)，將集成一臺改型的戰(zhàn)斗機(jī)用渦輪發(fā)動機(jī)（馬赫數(shù)0～3）和一臺雙模態(tài)沖壓發(fā)動機(jī)。目前，SR-72項(xiàng)目由洛馬公司自投經(jīng)費(fèi)發(fā)展，正處于由部件縮比試驗(yàn)向大規(guī)模試驗(yàn)轉(zhuǎn)變的研發(fā)階段，后續(xù)可能尋求國防高級研究項(xiàng)目局和空軍的經(jīng)費(fèi)支持。洛馬公司稱，SR-72的縮比尺寸驗(yàn)證機(jī)將于2018年開始工程研制，而SR-72高超聲速飛機(jī)有望在2030年服役。

4.國防高級研究項(xiàng)目局發(fā)布XS-1項(xiàng)目招標(biāo)公告

11月12日，美國國防高級研究項(xiàng)目局正式發(fā)布XS-1項(xiàng)目的廣泛機(jī)構(gòu)公告，向工業(yè)界公開招標(biāo)，啟動可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的方案研究，并計(jì)劃在2018年進(jìn)行首次飛行。XS-1為可重復(fù)使用的第一級助推器，本身并不入軌，可通過攜帶一個(gè)一次性的上面級將1.4～2.3噸左右的有效載荷送入近地軌道，每次的發(fā)射費(fèi)用低于500萬美元，約為“人牛怪”4火箭的1/10。XS-1項(xiàng)目與美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室“可重復(fù)使用助推器系統(tǒng)”（RBS）項(xiàng)目類似，RBS項(xiàng)目已于2012年10月中止。RBS縮比飛行器項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人杰斯.斯波納布在2012年12月已加入國防高級研究項(xiàng)目局目前擔(dān)任XS-1項(xiàng)目經(jīng)理。

二、歐洲

歐洲積極開展再入技術(shù)的實(shí)驗(yàn)型演示驗(yàn)證項(xiàng)目，并支持以“佩刀”發(fā)動機(jī)為代表的推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)。1.歐空局IXV成功完成下降著陸試驗(yàn)6月19日，歐空局的實(shí)驗(yàn)型再入飛行器IXV完成重要的下降著陸試驗(yàn)，濺落在意大利撒丁島PISQ靶場海域。試驗(yàn)中，全尺寸的IXV樣機(jī)在一架直升機(jī)的搭載下，從3千米的高空釋放。下降過程中IXV不斷增速以模擬航天飛行任務(wù)，之后打開降落傘來減緩下降速度，最終以7米/秒的速度安全濺落在海上。濺落試驗(yàn)的成功表明，IXV可以在航天任務(wù)完成后安全回收。

此次試驗(yàn)之前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)曾在意大利羅馬海洋工程研究所開展幾項(xiàng)水面撞擊測試，將縮比尺寸的樣機(jī)從不同的角度、以不同的速度釋放，以此來評估受沖擊載荷最小的配置。IXV旨在驗(yàn)證歐洲未來可重復(fù)使用運(yùn)載器的相關(guān)技術(shù)。2014年8月，IXV將搭載在“織女星”火箭上執(zhí)行首次發(fā)射。試驗(yàn)中，IXV將模擬從近地軌道再入大氣的任務(wù)，在高超聲速和超聲速飛行條件下驗(yàn)證歐洲新的再入關(guān)鍵技術(shù)。2.英政府將為“佩刀”發(fā)動機(jī)投資7月16日，英國高等教育及科學(xué)大臣大衛(wèi).維萊茨在英國空間會議上稱，英國政府將通過英國航天局為“佩刀”渦輪火箭發(fā)動機(jī)投資6000萬英鎊（約合9133.8萬美元）。“佩刀”發(fā)動機(jī)將安裝于長84米的無人“云霄塔”空天飛機(jī)上，既具備火箭發(fā)動機(jī)的工作性能，也具備航空發(fā)動機(jī)的操作特點(diǎn)。目前，“云霄塔”空天飛機(jī)項(xiàng)目已通過英國航天局的技術(shù)評估，其發(fā)射成本將僅為傳統(tǒng)運(yùn)載火箭的1/50，可將15噸的有效載荷送入近地軌道。這筆6000萬英鎊的投資將分別于2014年使用3500萬英鎊，2015年使用2500萬英鎊，主要用于發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)、輕型換熱器技術(shù)及制造能力的改進(jìn)、風(fēng)洞及發(fā)動機(jī)組件的飛行測試及發(fā)動機(jī)的地面驗(yàn)證。“佩刀”發(fā)動機(jī)預(yù)計(jì)于2017年完成樣機(jī)制造，2020年左右進(jìn)行飛行試驗(yàn)。

三、俄羅斯

近年來，俄羅斯官方多次強(qiáng)調(diào)發(fā)展快速遠(yuǎn)程常規(guī)武器，而且有跡象表明，俄羅斯正在開展某種高超聲速巡航導(dǎo)彈的研制活動，并且已經(jīng)開展飛行試驗(yàn)。8月28日，俄羅斯戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器集團(tuán)總經(jīng)理鮑里斯.奧布諾索夫在莫斯科近郊茹科夫斯基舉行的第11屆國際航空航天展覽會上稱，俄羅斯正在研制一種高超聲速導(dǎo)彈，但該導(dǎo)彈的飛行速度僅為馬赫數(shù)4.5（約5200千米/小時(shí)），且只能進(jìn)行幾秒的超聲速飛行。出于研制保密要求，該導(dǎo)彈的代號、任務(wù)及具體技戰(zhàn)術(shù)性能并未公布。2012年，俄羅斯在阿斯特拉罕州的阿赫圖賓斯克靶場已經(jīng)完成導(dǎo)彈與載機(jī)掛架的分離試驗(yàn)。按照計(jì)劃，該導(dǎo)彈將通過大尺寸飛行試驗(yàn)，逐步提升高超聲速發(fā)動機(jī)的飛行速度。此前有報(bào)道稱，俄計(jì)劃于2013年在阿赫圖賓斯克進(jìn)行高超聲速導(dǎo)彈試驗(yàn)，但目前尚未透露更多信息。10月24日，俄羅斯副總理羅戈津在伊爾庫茨克會見大學(xué)生時(shí)證實(shí)，俄羅斯正在開展高超聲速武器試驗(yàn)，但沒有透露具體的試驗(yàn)情況。

四、澳大利亞

近年來，澳大利亞與美國合作開展“高速射擊”（HyShot）、“高超聲速國際飛行研究試驗(yàn)項(xiàng)目”（HIFiRE）等計(jì)劃，積極致力于高超聲速基礎(chǔ)技術(shù)研究。9月19日，澳大利亞昆士蘭大學(xué)“基于超燃沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空間系統(tǒng)”（Scramspace）項(xiàng)目在挪威安多亞航天發(fā)射中心開展飛行試驗(yàn)，但由于助推火箭未將驗(yàn)證機(jī)送達(dá)預(yù)定高度，最終試驗(yàn)失敗。據(jù)昆士蘭大學(xué)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，雖然助推火箭的第一級和第二級均安全落入水中，但驗(yàn)證機(jī)沒有到達(dá)預(yù)定的340千米高度，未能按計(jì)劃采集到試驗(yàn)段數(shù)據(jù)。目前，失敗原因正在調(diào)查中。Scramspace是澳大利亞超燃沖壓發(fā)動機(jī)系列實(shí)驗(yàn)中的最新項(xiàng)目，此次飛行試驗(yàn)醞釀3年，耗資約1400萬美元，由“澳大利亞航天研究計(jì)劃”提供資金。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，該項(xiàng)目在此次試驗(yàn)后將隨之終止。

五、發(fā)展分析

1.各國積極開展高超聲速技術(shù)研究，美、俄加快武器化發(fā)展進(jìn)程

高超聲速技術(shù)日益成為航空航天領(lǐng)域的焦點(diǎn)，主要航天大國積極開展高超聲速技術(shù)的研發(fā)和演示驗(yàn)證。美國多途徑、多層次開展高超聲速

關(guān)鍵技術(shù)研究，適時(shí)開展飛行演示驗(yàn)證，逐漸確立了在高超聲速領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。此外，俄羅斯、歐洲、印度和澳大利亞等國也開展了各自的高超聲速研究計(jì)劃。

在眾多國家中，美國和俄羅斯有望較快實(shí)現(xiàn)高超聲速技術(shù)的武器化。美國在經(jīng)歷多年的技術(shù)研發(fā)和演示驗(yàn)證后，已取得某些高超聲速關(guān)鍵技術(shù)的突破，開始規(guī)劃后續(xù)武器化驗(yàn)證。俄羅斯在超燃沖壓發(fā)動機(jī)和機(jī)動再入飛行器領(lǐng)域具有多年的技術(shù)積累和研究經(jīng)驗(yàn)，甚至開展過相關(guān)武器的制造，因此其研究活動已經(jīng)瞄準(zhǔn)高超聲速武器化的發(fā)展目標(biāo)。

2.X-51A項(xiàng)目的成功，將加速推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展

近年來，美國空軍圍繞首先研制高超聲速巡航導(dǎo)彈、進(jìn)而發(fā)展高超聲速飛機(jī)的技術(shù)路線圖，積極推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展。X-51A第4次飛行試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著美國在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到一定的技術(shù)成熟度，初步具備將試驗(yàn)技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用的基本條件。后續(xù)美國空軍和國防高級研究項(xiàng)目局將聯(lián)合開展“高速打擊武器”（HSSW）項(xiàng)目，研制實(shí)用型高超聲速巡航導(dǎo)彈，實(shí)現(xiàn)吸氣式高超聲速技術(shù)的近期目標(biāo)。在X-51A取得成功之后，洛馬公司積極響應(yīng)美國軍方未來的裝備發(fā)展需求，提出SR-72項(xiàng)目，自主開展高超聲速巡航飛行器的方案探索。一旦獲得軍方支持，SR-72項(xiàng)目可能成為美國在吸氣式高超聲速技術(shù)路線中的遠(yuǎn)期發(fā)展計(jì)劃，與近期發(fā)展項(xiàng)目HSSW一起，推動高超聲速技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.美國調(diào)整滑翔技術(shù)發(fā)展途徑，規(guī)劃多樣化高超聲速滑翔武器型譜

針對HTV-2飛行試驗(yàn)暴露出的問題，國防高級研究項(xiàng)目局于2012年提出IH項(xiàng)目，旨在進(jìn)一步發(fā)展、驗(yàn)證滑翔飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。從國防部預(yù)算看，IH項(xiàng)目在2013財(cái)年正式啟動，接替HTV-2項(xiàng)目繼續(xù)開展洲際助推滑翔飛行器技術(shù)的研究，并將研究方向從無動力滑翔向有動力滑翔拓展。

同時(shí)，美國還積極規(guī)劃高超聲速滑翔武器在部署平臺和射程上的多樣化。在AHW首飛試驗(yàn)成功的積極影響下，美國國防部計(jì)劃在AHW的基礎(chǔ)上發(fā)展?jié)撋湫偷闹谐袒鑼?dǎo)彈，推動AHW的技術(shù)成果向多平臺應(yīng)用轉(zhuǎn)化。此外，國防高級研究項(xiàng)目局提出射程1000千米的近程滑翔彈設(shè)想，結(jié)合IH和AHW項(xiàng)目的未來應(yīng)用，可能形成射程覆蓋遠(yuǎn)、中、近的高超聲速滑翔武器型譜。

4.美國重啟可重復(fù)使用助推系統(tǒng)研究，提升作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間能力

研究和發(fā)展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的主要目的是提高作戰(zhàn)快速響應(yīng)能力，同時(shí)大幅降低發(fā)射成本。國防高級研究項(xiàng)目局在2013年啟動新的XS-1項(xiàng)目，將接力美國空軍的RBS繼續(xù)開展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)，通過領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)部門開展預(yù)研不斷提高關(guān)鍵技術(shù)的成熟度水平，為未來研制實(shí)用型運(yùn)載器奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

不過，可重復(fù)使用技術(shù)目前仍處于技術(shù)探索階段，技術(shù)難度依然巨大。研制可重復(fù)使用助推系統(tǒng)必須解決一體化構(gòu)型設(shè)計(jì)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)與熱防護(hù)系統(tǒng)、可重復(fù)使用火箭動力系統(tǒng)、發(fā)射與返回操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

5.歐洲以可重復(fù)使用天地往返為目標(biāo)，積極開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和飛行演示驗(yàn)證

歐洲重點(diǎn)圍繞可重復(fù)使用天地往返，開展高超聲速關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和驗(yàn)證活動。歐空局通過IXV項(xiàng)目開展一系列技術(shù)演示驗(yàn)證，旨在驗(yàn)證用于可重復(fù)使用運(yùn)載器的高速再入技術(shù)。2014年，IXV將開展首次亞軌道再入飛行試驗(yàn)，全面驗(yàn)證大氣再入所需的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)性能。后續(xù)，歐洲可能通過“可重復(fù)使用在軌驗(yàn)證機(jī)”（PRIDE）項(xiàng)目進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全部入軌并在跑道著陸。

“云霄塔”空天飛機(jī)是一種采用渦輪火箭發(fā)動機(jī)提供動力的水平起降、單級入軌可重復(fù)使用運(yùn)載器，發(fā)動機(jī)是其成功的關(guān)鍵。“佩刀”發(fā)動機(jī)在獲得投資后，將加快渦輪火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的攻關(guān)研究，繼續(xù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)關(guān)鍵組件新一輪的地面試驗(yàn)。

三、俄羅斯

近年來，俄羅斯官方多次強(qiáng)調(diào)發(fā)展快速遠(yuǎn)程常規(guī)武器，而且有跡象表明，俄羅斯正在開展某種高超聲速巡航導(dǎo)彈的研制活動，并且已經(jīng)開展飛行試驗(yàn)。8月28日，俄羅斯戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器集團(tuán)總經(jīng)理鮑里斯.奧布諾索夫在莫斯科近郊茹科夫斯基舉行的第11屆國際航空航天展覽會上稱，俄羅斯正在研制一種高超聲速導(dǎo)彈，但該導(dǎo)彈的飛行速度僅為馬赫數(shù)4.5（約5200千米/小時(shí)），且只能進(jìn)行幾秒的超聲速飛行。出于研制保密要求，該導(dǎo)彈的代號、任務(wù)及具體技戰(zhàn)術(shù)性能并未公布。2012年，俄羅斯在阿斯特拉罕州的阿赫圖賓斯克靶場已經(jīng)完成導(dǎo)彈與載機(jī)掛架的分離試驗(yàn)。按照計(jì)劃，該導(dǎo)彈將通過大尺寸飛行試驗(yàn)，逐步提升高超聲速發(fā)動機(jī)的飛行速度。此前有報(bào)道稱，俄計(jì)劃于2013年在阿赫圖賓斯克進(jìn)行高超聲速導(dǎo)彈試驗(yàn)，但目前尚未透露更多信息。10月24日，俄羅斯副總理羅戈津在伊爾庫茨克會見大學(xué)生時(shí)證實(shí)，俄羅斯正在開展高超聲速武器試驗(yàn)，但沒有透露具體的試驗(yàn)情況。

四、澳大利亞

近年來，澳大利亞與美國合作開展“高速射擊”（HyShot）、“高超聲速國際飛行研究試驗(yàn)項(xiàng)目”（HIFiRE）等計(jì)劃，積極致力于高超聲速基礎(chǔ)技術(shù)研究。9月19日，澳大利亞昆士蘭大學(xué)“基于超燃沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空間系統(tǒng)”（Scramspace）項(xiàng)目在挪威安多亞航天發(fā)射中心開展飛行試驗(yàn)，但由于助推火箭未將驗(yàn)證機(jī)送達(dá)預(yù)定高度，最終試驗(yàn)失敗。據(jù)昆士蘭大學(xué)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，雖然助推火箭的第一級和第二級均安全落入水中，但驗(yàn)證機(jī)沒有到達(dá)預(yù)定的340千米高度，未能按計(jì)劃采集到試驗(yàn)段數(shù)據(jù)。目前，失敗原因正在調(diào)查中。Scramspace是澳大利亞超燃沖壓發(fā)動機(jī)系列實(shí)驗(yàn)中的最新項(xiàng)目，此次飛行試驗(yàn)醞釀3年，耗資約1400萬美元，由“澳大利亞航天研究計(jì)劃”提供資金。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，該項(xiàng)目在此次試驗(yàn)后將隨之終止。

五、發(fā)展分析

1.各國積極開展高超聲速技術(shù)研究，美、俄加快武器化發(fā)展進(jìn)程

高超聲速技術(shù)日益成為航空航天領(lǐng)域的焦點(diǎn)，主要航天大國積極開展高超聲速技術(shù)的研發(fā)和演示驗(yàn)證。美國多途徑、多層次開展高超聲速

關(guān)鍵技術(shù)研究，適時(shí)開展飛行演示驗(yàn)證，逐漸確立了在高超聲速領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。此外，俄羅斯、歐洲、印度和澳大利亞等國也開展了各自的高超聲速研究計(jì)劃。

在眾多國家中，美國和俄羅斯有望較快實(shí)現(xiàn)高超聲速技術(shù)的武器化。美國在經(jīng)歷多年的技術(shù)研發(fā)和演示驗(yàn)證后，已取得某些高超聲速關(guān)鍵技術(shù)的突破，開始規(guī)劃后續(xù)武器化驗(yàn)證。俄羅斯在超燃沖壓發(fā)動機(jī)和機(jī)動再入飛行器領(lǐng)域具有多年的技術(shù)積累和研究經(jīng)驗(yàn)，甚至開展過相關(guān)武器的制造，因此其研究活動已經(jīng)瞄準(zhǔn)高超聲速武器化的發(fā)展目標(biāo)。

2.X-51A項(xiàng)目的成功，將加速推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展

近年來，美國空軍圍繞首先研制高超聲速巡航導(dǎo)彈、進(jìn)而發(fā)展高超聲速飛機(jī)的技術(shù)路線圖，積極推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展。X-51A第4次飛行試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著美國在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到一定的技術(shù)成熟度，初步具備將試驗(yàn)技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用的基本條件。后續(xù)美國空軍和國防高級研究項(xiàng)目局將聯(lián)合開展“高速打擊武器”（HSSW）項(xiàng)目，研制實(shí)用型高超聲速巡航導(dǎo)彈，實(shí)現(xiàn)吸氣式高超聲速技術(shù)的近期目標(biāo)。在X-51A取得成功之后，洛馬公司積極響應(yīng)美國軍方未來的裝備發(fā)展需求，提出SR-72項(xiàng)目，自主開展高超聲速巡航飛行器的方案探索。一旦獲得軍方支持，SR-72項(xiàng)目可能成為美國在吸氣式高超聲速技術(shù)路線中的遠(yuǎn)期發(fā)展計(jì)劃，與近期發(fā)展項(xiàng)目HSSW一起，推動高超聲速技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.美國調(diào)整滑翔技術(shù)發(fā)展途徑，規(guī)劃多樣化高超聲速滑翔武器型譜

針對HTV-2飛行試驗(yàn)暴露出的問題，國防高級研究項(xiàng)目局于2012年提出IH項(xiàng)目，旨在進(jìn)一步發(fā)展、驗(yàn)證滑翔飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。從國防部預(yù)算看，IH項(xiàng)目在2013財(cái)年正式啟動，接替HTV-2項(xiàng)目繼續(xù)開展洲際助推滑翔飛行器技術(shù)的研究，并將研究方向從無動力滑翔向有動力滑翔拓展。

同時(shí)，美國還積極規(guī)劃高超聲速滑翔武器在部署平臺和射程上的多樣化。在AHW首飛試驗(yàn)成功的積極影響下，美國國防部計(jì)劃在AHW的基礎(chǔ)上發(fā)展?jié)撋湫偷闹谐袒鑼?dǎo)彈，推動AHW的技術(shù)成果向多平臺應(yīng)用轉(zhuǎn)化。此外，國防高級研究項(xiàng)目局提出射程1000千米的近程滑翔彈設(shè)想，結(jié)合IH和AHW項(xiàng)目的未來應(yīng)用，可能形成射程覆蓋遠(yuǎn)、中、近的高超聲速滑翔武器型譜。

4.美國重啟可重復(fù)使用助推系統(tǒng)研究，提升作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間能力

研究和發(fā)展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的主要目的是提高作戰(zhàn)快速響應(yīng)能力，同時(shí)大幅降低發(fā)射成本。國防高級研究項(xiàng)目局在2013年啟動新的XS-1項(xiàng)目，將接力美國空軍的RBS繼續(xù)開展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)，通過領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)部門開展預(yù)研不斷提高關(guān)鍵技術(shù)的成熟度水平，為未來研制實(shí)用型運(yùn)載器奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

不過，可重復(fù)使用技術(shù)目前仍處于技術(shù)探索階段，技術(shù)難度依然巨大。研制可重復(fù)使用助推系統(tǒng)必須解決一體化構(gòu)型設(shè)計(jì)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)與熱防護(hù)系統(tǒng)、可重復(fù)使用火箭動力系統(tǒng)、發(fā)射與返回操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

5.歐洲以可重復(fù)使用天地往返為目標(biāo)，積極開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和飛行演示驗(yàn)證

歐洲重點(diǎn)圍繞可重復(fù)使用天地往返，開展高超聲速關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和驗(yàn)證活動。歐空局通過IXV項(xiàng)目開展一系列技術(shù)演示驗(yàn)證，旨在驗(yàn)證用于可重復(fù)使用運(yùn)載器的高速再入技術(shù)。2014年，IXV將開展首次亞軌道再入飛行試驗(yàn)，全面驗(yàn)證大氣再入所需的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)性能。后續(xù)，歐洲可能通過“可重復(fù)使用在軌驗(yàn)證機(jī)”（PRIDE）項(xiàng)目進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全部入軌并在跑道著陸。

“云霄塔”空天飛機(jī)是一種采用渦輪火箭發(fā)動機(jī)提供動力的水平起降、單級入軌可重復(fù)使用運(yùn)載器，發(fā)動機(jī)是其成功的關(guān)鍵。“佩刀”發(fā)動機(jī)在獲得投資后，將加快渦輪火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的攻關(guān)研究，繼續(xù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)關(guān)鍵組件新一輪的地面試驗(yàn)。

三、俄羅斯

近年來，俄羅斯官方多次強(qiáng)調(diào)發(fā)展快速遠(yuǎn)程常規(guī)武器，而且有跡象表明，俄羅斯正在開展某種高超聲速巡航導(dǎo)彈的研制活動，并且已經(jīng)開展飛行試驗(yàn)。8月28日，俄羅斯戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈武器集團(tuán)總經(jīng)理鮑里斯.奧布諾索夫在莫斯科近郊茹科夫斯基舉行的第11屆國際航空航天展覽會上稱，俄羅斯正在研制一種高超聲速導(dǎo)彈，但該導(dǎo)彈的飛行速度僅為馬赫數(shù)4.5（約5200千米/小時(shí)），且只能進(jìn)行幾秒的超聲速飛行。出于研制保密要求，該導(dǎo)彈的代號、任務(wù)及具體技戰(zhàn)術(shù)性能并未公布。2012年，俄羅斯在阿斯特拉罕州的阿赫圖賓斯克靶場已經(jīng)完成導(dǎo)彈與載機(jī)掛架的分離試驗(yàn)。按照計(jì)劃，該導(dǎo)彈將通過大尺寸飛行試驗(yàn)，逐步提升高超聲速發(fā)動機(jī)的飛行速度。此前有報(bào)道稱，俄計(jì)劃于2013年在阿赫圖賓斯克進(jìn)行高超聲速導(dǎo)彈試驗(yàn)，但目前尚未透露更多信息。10月24日，俄羅斯副總理羅戈津在伊爾庫茨克會見大學(xué)生時(shí)證實(shí)，俄羅斯正在開展高超聲速武器試驗(yàn)，但沒有透露具體的試驗(yàn)情況。

四、澳大利亞

近年來，澳大利亞與美國合作開展“高速射擊”（HyShot）、“高超聲速國際飛行研究試驗(yàn)項(xiàng)目”（HIFiRE）等計(jì)劃，積極致力于高超聲速基礎(chǔ)技術(shù)研究。9月19日，澳大利亞昆士蘭大學(xué)“基于超燃沖壓發(fā)動機(jī)的進(jìn)入空間系統(tǒng)”（Scramspace）項(xiàng)目在挪威安多亞航天發(fā)射中心開展飛行試驗(yàn)，但由于助推火箭未將驗(yàn)證機(jī)送達(dá)預(yù)定高度，最終試驗(yàn)失敗。據(jù)昆士蘭大學(xué)的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，雖然助推火箭的第一級和第二級均安全落入水中，但驗(yàn)證機(jī)沒有到達(dá)預(yù)定的340千米高度，未能按計(jì)劃采集到試驗(yàn)段數(shù)據(jù)。目前，失敗原因正在調(diào)查中。Scramspace是澳大利亞超燃沖壓發(fā)動機(jī)系列實(shí)驗(yàn)中的最新項(xiàng)目，此次飛行試驗(yàn)醞釀3年，耗資約1400萬美元，由“澳大利亞航天研究計(jì)劃”提供資金。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)稱，該項(xiàng)目在此次試驗(yàn)后將隨之終止。

五、發(fā)展分析

1.各國積極開展高超聲速技術(shù)研究，美、俄加快武器化發(fā)展進(jìn)程

高超聲速技術(shù)日益成為航空航天領(lǐng)域的焦點(diǎn)，主要航天大國積極開展高超聲速技術(shù)的研發(fā)和演示驗(yàn)證。美國多途徑、多層次開展高超聲速

關(guān)鍵技術(shù)研究，適時(shí)開展飛行演示驗(yàn)證，逐漸確立了在高超聲速領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位。此外，俄羅斯、歐洲、印度和澳大利亞等國也開展了各自的高超聲速研究計(jì)劃。

在眾多國家中，美國和俄羅斯有望較快實(shí)現(xiàn)高超聲速技術(shù)的武器化。美國在經(jīng)歷多年的技術(shù)研發(fā)和演示驗(yàn)證后，已取得某些高超聲速關(guān)鍵技術(shù)的突破，開始規(guī)劃后續(xù)武器化驗(yàn)證。俄羅斯在超燃沖壓發(fā)動機(jī)和機(jī)動再入飛行器領(lǐng)域具有多年的技術(shù)積累和研究經(jīng)驗(yàn)，甚至開展過相關(guān)武器的制造，因此其研究活動已經(jīng)瞄準(zhǔn)高超聲速武器化的發(fā)展目標(biāo)。

2.X-51A項(xiàng)目的成功，將加速推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展

近年來，美國空軍圍繞首先研制高超聲速巡航導(dǎo)彈、進(jìn)而發(fā)展高超聲速飛機(jī)的技術(shù)路線圖，積極推動吸氣式高超聲速巡航技術(shù)的發(fā)展。X-51A第4次飛行試驗(yàn)的成功，標(biāo)志著美國在超燃沖壓發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到一定的技術(shù)成熟度，初步具備將試驗(yàn)技術(shù)轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用的基本條件。后續(xù)美國空軍和國防高級研究項(xiàng)目局將聯(lián)合開展“高速打擊武器”（HSSW）項(xiàng)目，研制實(shí)用型高超聲速巡航導(dǎo)彈，實(shí)現(xiàn)吸氣式高超聲速技術(shù)的近期目標(biāo)。在X-51A取得成功之后，洛馬公司積極響應(yīng)美國軍方未來的裝備發(fā)展需求，提出SR-72項(xiàng)目，自主開展高超聲速巡航飛行器的方案探索。一旦獲得軍方支持，SR-72項(xiàng)目可能成為美國在吸氣式高超聲速技術(shù)路線中的遠(yuǎn)期發(fā)展計(jì)劃，與近期發(fā)展項(xiàng)目HSSW一起，推動高超聲速技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

3.美國調(diào)整滑翔技術(shù)發(fā)展途徑，規(guī)劃多樣化高超聲速滑翔武器型譜

針對HTV-2飛行試驗(yàn)暴露出的問題，國防高級研究項(xiàng)目局于2012年提出IH項(xiàng)目，旨在進(jìn)一步發(fā)展、驗(yàn)證滑翔飛行器的關(guān)鍵技術(shù)。從國防部預(yù)算看，IH項(xiàng)目在2013財(cái)年正式啟動，接替HTV-2項(xiàng)目繼續(xù)開展洲際助推滑翔飛行器技術(shù)的研究，并將研究方向從無動力滑翔向有動力滑翔拓展。

同時(shí)，美國還積極規(guī)劃高超聲速滑翔武器在部署平臺和射程上的多樣化。在AHW首飛試驗(yàn)成功的積極影響下，美國國防部計(jì)劃在AHW的基礎(chǔ)上發(fā)展?jié)撋湫偷闹谐袒鑼?dǎo)彈，推動AHW的技術(shù)成果向多平臺應(yīng)用轉(zhuǎn)化。此外，國防高級研究項(xiàng)目局提出射程1000千米的近程滑翔彈設(shè)想，結(jié)合IH和AHW項(xiàng)目的未來應(yīng)用，可能形成射程覆蓋遠(yuǎn)、中、近的高超聲速滑翔武器型譜。

4.美國重啟可重復(fù)使用助推系統(tǒng)研究，提升作戰(zhàn)快速響應(yīng)空間能力

研究和發(fā)展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的主要目的是提高作戰(zhàn)快速響應(yīng)能力，同時(shí)大幅降低發(fā)射成本。國防高級研究項(xiàng)目局在2013年啟動新的XS-1項(xiàng)目，將接力美國空軍的RBS繼續(xù)開展可重復(fù)使用助推系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)，通過領(lǐng)導(dǎo)工業(yè)部門開展預(yù)研不斷提高關(guān)鍵技術(shù)的成熟度水平，為未來研制實(shí)用型運(yùn)載器奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

不過，可重復(fù)使用技術(shù)目前仍處于技術(shù)探索階段，技術(shù)難度依然巨大。研制可重復(fù)使用助推系統(tǒng)必須解決一體化構(gòu)型設(shè)計(jì)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)與熱防護(hù)系統(tǒng)、可重復(fù)使用火箭動力系統(tǒng)、發(fā)射與返回操作系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

5.歐洲以可重復(fù)使用天地往返為目標(biāo)，積極開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和飛行演示驗(yàn)證

歐洲重點(diǎn)圍繞可重復(fù)使用天地往返，開展高超聲速關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和驗(yàn)證活動。歐空局通過IXV項(xiàng)目開展一系列技術(shù)演示驗(yàn)證，旨在驗(yàn)證用于可重復(fù)使用運(yùn)載器的高速再入技術(shù)。2014年，IXV將開展首次亞軌道再入飛行試驗(yàn)，全面驗(yàn)證大氣再入所需的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)性能。后續(xù)，歐洲可能通過“可重復(fù)使用在軌驗(yàn)證機(jī)”（PRIDE）項(xiàng)目進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)全部入軌并在跑道著陸。

“云霄塔”空天飛機(jī)是一種采用渦輪火箭發(fā)動機(jī)提供動力的水平起降、單級入軌可重復(fù)使用運(yùn)載器，發(fā)動機(jī)是其成功的關(guān)鍵。“佩刀”發(fā)動機(jī)在獲得投資后，將加快渦輪火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)的攻關(guān)研究，繼續(xù)進(jìn)行發(fā)動機(jī)關(guān)鍵組件新一輪的地面試驗(yàn)。