美國高超聲速技術研究體系分析及啟示

中國運載火箭技術研究院研究發展中心 蔡聞一 饒成龍 江凌彤 鐘欣欣

美國高超聲速技術研究體系分析及啟示

中國運載火箭技術研究院研究發展中心 蔡聞一 饒成龍 江凌彤 鐘欣欣

高超聲速技術是重要的軍民兩用技術，其發展將對未來作戰模式和國家安全產生戰略性影響，現已成為世界航空、航天領域研究的焦點，美國、俄羅斯、德國、澳大利亞、印度等國家的高超聲速項目都在緊鑼密鼓地實施。其中，美國最為活躍，先后制定了多個高超聲速飛行器研制計劃，在關鍵技術方面取得了諸多突破，同時也積累了豐富的項目管理與實施經驗，形成了較為完善的組織管理體系。本文分析了美國高超聲速技術研究體系的主要構成及顯著特點，并結合我國高超聲速技術研究體系的建立與發展給出了相關啟示。

美國高超聲速技術研究體系概況

美國參與高超聲速技術研究的單位較多，國防部各局、各軍兵種，以及部分高校、軍工企業、研究機構等都曾參與或正在開展高超聲速技術研究，總體上可以分為美國國防部、美國國家航空航天局（NASA）、高校，以及軍工企業等四大部分。其中，國防部和

NASA是頂層管理層，高校及軍工企業為具體實施層。

一、頂層管理

國防部和NASA是美國高超聲速飛行器研究的具體組織領導機構。國防部負責實施涉及國家安全的航天項目，包括航天政策、科研計劃、預算及其計劃的制定、管理與實施等，在高超聲速技術研究方面主要進行軍事應用領域的研究。美國空軍和海軍各自設有具體開展研究工作的機構。NASA是美國最重要的民用航天管理主體，負責管理和實施載人航天、太空探索、空間發射、國際空間站，以及與航天相關的科研、教育及國際合作等，在高超聲速技術研究方面主要進行民用領域的研究。國防部和NASA既是高超聲速項目的承擔者，主要負責概念研究和關鍵技術攻關，同時也是項目的委托者，如將部分研究工作、研制項目委托給高校和軍工企業進行研究、設計、開發、試驗及生產。

（一）高超聲速聯合技術辦公室

為協調和統一美國各軍兵種和國防部開展的高超聲速研究、開發、試驗與鑒定（RDT&E）工作，美

國國防部于2007年設立了高超聲速聯合技術辦公室（JTOH）。JTOH隸屬于國防部副部長辦公室，由防御研究與工程部主任領導。JTOH配合美國國防部、軍方和相關國防機構協調正在計劃和執行的高超聲速技術研究、開發、試驗與鑒定項目。其主要職能包括：協調和統一當前和未來美國國防部高超聲速方面的研究、開發、試驗與鑒定計劃，以及系統演示驗證計劃；制定國防部高超聲速計劃的路線圖，并每兩年進行修訂；批準驗收高超聲速系統的演示驗證計劃；與NASA的高超聲速計劃進行協調；每年對國防部用于高超聲速技術的研究、開發、試驗與鑒定，以及系統驗證項目的可用資金進行復審，以確定這些資金投入與路線圖發展需求是否相符。

（二）美國國防預先研究計劃局

美國國防預先研究計劃局（DARPA）于1958年2月7日成立，歸屬于美國國防部，獨立于美國海、陸、空軍，是專門負責管理美國國防領域預先研究計劃項目的機構，主要開展具有潛在軍事應用價值、風險大的新技術和高技術的軍用潛能研究與分析，并按下達的科研計劃的目的和要求，對國防部長批準的跨軍種重大預研項目進行技術管理與指導。DARPA與美國空軍、海軍合作，聯合開展了多項高超聲速研究項目，在空氣動力學、氣動熱效應、導航與控制等技術領域取得了多項技術突破，研究成果為美國各軍兵種開展的高超聲速項目研究提供了重要的技術支撐。

（三）美國空軍

美國空軍研究實驗室（AFRL）成立于1997年10月。AFRL所負責的科技項目涵蓋基礎研究、探索性開發和預先開發等方面的內容。其任務主要是通過協調政府、工業界與學術界的合作關系，確定、綜合集成和提供可以負擔的、能夠提高作戰水平的技術。AFRL在高超聲速技術領域的研究主要集中在能夠實施快速全球打擊的高超聲速巡航導彈和能夠執行空間軍用運輸任務的飛行器等方面。

（四）美國海軍

美國海軍持續資助沖壓發動機和超燃沖壓發動機關鍵技術的研發項目，促進了美國高超聲速吸氣式導彈的發展。在20世紀50年代吸氣式推進技術剛剛出現時，美國海軍就意識到了該技術在超聲速和高超聲速導彈中的應用價值，與DARPA合作實施了成本適中的快速反應空射導彈驗證機（ARRMD）項目，該驗證機的飛行速度達4Ma～8Ma。2002年，美國海軍發起了HyFly項目，以驗證高超聲速遠程導彈的DCR超燃沖壓發動機推進技術。同年，美國海軍發起了超聲速巡航導彈（GSSCM）和聯合超聲速巡航導彈（JSSCM）計劃等。

（五）NASA

NASA創立于1958年，是美國民用航天的總管單位，屬于“獨立政府機構”，負責美國民用航天任務的計劃與執行。其每年80%左右的預算以合同形式或其它形式轉撥到航天工業界、科技界、學術界和其他有關部門。作為美國高超聲速技術研究項目的重點參與單位，為保障高超聲速技術研究項目的順利進行，NASA成立了專門的高超聲速項目管理機構，負責高超聲速項目的整體管控，由技術領導小組和管理組分別負責通用技術開發和管理工作，對于一些特殊項目，安排專人負責。此外，NASA的多個研究中心也在高超聲速技術領域開展了大量的研究工作，如蘭利研究中心（LRC）、格倫研究中心（GRC）、埃姆斯研究中心（ARC），以及德萊頓飛行研究中心（DFRC）等。

二、具體實施

（一）整體情況

在美國高超聲速技術研究體系中，美國國防部和NASA是計劃層，主要進行宏觀管理；高校和軍工企業是具體實施層，針對國防部和NASA提出的具體要求，積極參與具體項目，提出方案、接受評估，并開展研究和開發工作。其中，高校主要開展學術性研究，包括基礎和理論研究，以及研究方法的探索等，同時也參與由國防部或NASA領導的具體項目，進行部分關鍵技術的攻關。軍工企業一般以項目承包商的身份出現在某高超聲速研究項目中，針對國防部或NASA提出的具體項目要求，提出方案并接受評估，方案通過后開展具體的研究和開發工作。

（二）高超聲速工業團隊

2009年1月，美國高超聲速技術研究企業界、學術界與國會委員討論決定成立美國高超聲速工業團隊（HIT），與美國國防部JTOH形成互補。HIT是一個商業貿易協會，獨立運營，每年向會員收取一定的會費，作為政府行動的補充，促進高超聲速技術發展。作為聯邦政府與美國高超聲速技術研究企業界、學術界的溝通橋梁，HIT宣傳和支持美國當前的高速飛行器研究發展項目并促使其成功。同時，HIT還負責加快推進美國高速飛行器研究發展項目、地面試驗能力和飛行演示項目；邀請航空企業、貿易協會、各類政府機構、媒體、學術界、國會委員等代表參加華盛頓特區及其它地方的重要活動，如航空航天企業相關的會議等。

美國高超聲速技術組織管理方略分析

通過分析美國高超聲速技術研究體系的主要構成，可以看出：在美國高超聲速技術研究體系中，國防部和NASA作為計劃層進行宏觀管理，高校和軍工企業為具體實施層，形成了一個層級分明、結構完善、軍民融合的綜合體系。近年來，美國高超聲速技術研究發展迅猛，取得了多項顯著的成果，其成功的經驗主要在于國防部、NASA、工業界，以及學術界等各個機構之間建立了良好的協調與合作關系，主要體現在以下3個方面。

一、頂層機構牽引，推動技術研發

美國一直高度重視國防科技創新的頂層設計，針對顛覆性技術研究，專門成立了多個研究機構。在美國高超聲速技術發展過程中，以DARPA和NASA為首的預研機構發揮了重要的引領作用。DARPA是美國重大科技攻關項目的組織、協調、管理機構，以及軍用高技術預研工作的技術管理部門，負責制定科技規劃，支持技術研發。DARPA本身并不從事具體的科研工作，而是起到監督作用。在高超聲速技術研究方面，DARPA針對未來潛在的戰略對手，分析其體系弱點，不斷創新概念、設計未來戰爭模式，提出打贏未來戰爭的重大軍事需求，牽引高超聲速技術的創新發展。NASA主要負責規劃、指導和實施航空航天活動，并最大可能地尋求和鼓勵對空間的商業利用；按照聯邦政府的要求，為聯邦政府提供商業性的航天服務和設備，研究和發展高超聲速技術等顛覆性前沿技術。

二、合作競爭并存，提高研究效率

美國國防部在經費允許的范圍內，盡可能地維持國防工業的競爭態勢，以長期、全面地保持國防工業在武器裝備研制、生產、保障方面的全套能力，以及多個廠商之間的競爭，以保持發展活力。美國幾乎每項高超聲速項目都是由多家單位聯合開展的，聯合開展項目研究的方式多種多樣。美國軍方對NASA所研究的相關高超聲速技術進行辨識后，倘若認為該技術有軍事應用前景，就會與NASA簽訂合同，共同進行技術開發。每項具體的高超聲速技術研究項目會有多家單位參與，根據自身優勢承擔相關工作。與此同時，合作中也存在著競爭，合作與競爭并存，從而顯著提高了研究效率。各競爭單位或團隊可以根據用戶需求提出不同的方案，進行可行性、性價比等系列評估后，用戶最終選擇最優的一家單位或團隊進行研發。

三、統籌協調管理，主導機構不定

根據美國法典，美國總統是美國航天活動的最高協調人。NASA與國防部之間建立了良好的協調機制，NASA和國防部可在其管轄的航空航天活動的范圍內，通過總統相互提出建議和意見，互相通知對方開展的相關活動。在美國高超聲速技術研究機構中，并非一味追求平等合作，而是不同的高超聲速項目由不同的主導機構負責整體協調和管理，其他研究單位則根據自身的優勢參與到具體項目之中。

美國高超聲速技術研究體系對我國相關領域研究體系建設的啟示

通過對美國高超聲速技術研究體系及特點進行分析，結合我國高超聲速技術研究體系的建立和發展，可得出以下3點啟示：

一、高度重視預先研究，加強頂層策劃，逐步建立完善高超聲速技術組織管理體系

高超聲速飛行器具有快速到達、突防能力強、破壞力大等優勢，一旦參加實戰，或將改變未來的戰爭形態和作戰模式。世界主要軍事強國均投入了大量人力和物力開展高超聲速技術研究。美國高度重視高超聲速技術研究，將其作為新“三位一體”戰略中非核打擊系統的重要支撐技術，并逐步形成了以國防部和NASA為主導的層級分明、結構完善、軍民融合的高超聲速技術研究組織管理體系。

為適應形勢需要，促進我國高超聲速技術持續發展，可以借鑒美國高超聲速技術研究的組織管理模式，抓住高超聲速技術等新興前沿技術發展機遇，加強頂層謀劃，制定科學、合理的發展路徑，成立專門的研究機構作為主導機構，統一布局高超聲速技術等高新技術的研究和開發工作，建立健全自主創新的研究和管理機制，穩步推進高超聲速飛行器等新型武器裝備的研制工作。

二、利用和調動各方優勢技術力量，創新合作模式，提高高超聲速飛行器研制效率

通過研究美國高超聲速技術研究的組織管理方略可以看出，美國在高超聲速技術研發過程中非常重視企業和高校的參與，吸收了多家擁有較強研究基礎和技術實力的企業和高校加入HIT團隊，充分利用高校的科研資源，大力進行高超聲速技術方面的基礎理論研究，為高超聲速技術的發展打下了堅實的理論基礎；同時，充分發揮軍工企業在運行和生產方面的優勢，輔助國防部和NASA保障高超聲速項目的順利實施。

以合作的方式開展高超聲速技術研究，可以持續提升高超聲速技術領域的研究能力，進而達到降低成本、輔助關鍵技術攻關的目的。因此，應積極開展交流合作，創新合作模式，在高超聲速技術研究主導機構的引領下，建立科研院所、高校，以及民營企業之間的合作開發機制，發揮各方技術優勢，加強技術交流和資源共享，共同推進我國高超聲速飛行器研制工作。

三、推動高超聲速軍民兩用技術推廣與轉化，不斷完善高超聲速技術成果轉化機制

近年來，國防科技與民用科技深度融合的空間愈來愈廣闊。為推動自身持續發展，世界主要軍工企業在國防開支普遍緊縮的情況下，基本上都實施了以軍技民用、民技軍用為核心的軍民一體發展戰略。普萊特?惠特尼公司、洛克希德?馬丁公司、波音公司等世界著名的軍工企業都積極參與美國國防部和NASA主導的高超聲速飛行器研制項目。

當前，我國正在大力推行軍民融合發展戰略，這為國內軍工企業發展軍民兩用技術創造了良好的政策環境。可充分利用國家公共服務平臺、技術交易平臺、戰略性新興產業基地等渠道，加強與軍方及相關用戶的溝通交流，擴大研發成果在商業市場上的影響。同時，充分利用和發揮民營企業的技術優勢，建立開放型軍民兩用技術協同創新體系，吸收和運用民用科技研究成果及資源，更好地促進高超聲速軍民兩用技術的推廣與轉化應用。

結束語

高超聲速技術已成為近年來世界航空航天領域研究的焦點，美國在高超聲速技術研究領域最為活躍，制定并實施了多項高超聲速技術發展計劃，取得了豐碩的研究成果。對美國高超聲速技術研究體系的發展現狀及特點進行深入分析，評估其現有技術能力和發展潛力，有利于統籌規劃我國空天技術發展，建立健全我國高超聲速技術研究體系，全面推進我國新型飛行器的研制工作。